Los herbicidas ( EE. UU .: /ˈɜːrbɪsaɪdz/, Reino Unido: / ˈhɜːr- / ) , también conocidos comúnmente como herbicidas , son sustancias que se utilizan para controlar plantas no deseadas , también conocidas como malezas . [ 1 ] Los herbicidas selectivos controlan especies específicas de malezas mientras dejan el cultivo deseado relativamente ileso, mientras que los herbicidas no selectivos (a veces llamados "herbicidas totales") matan plantas indiscriminadamente. [2] Los efectos combinados de herbicidas, fertilizantes nitrogenados y cultivares mejorados han aumentado los rendimientos (por acre) de los principales cultivos entre 3 y 6 veces entre 1900 y 2000. [3]
En los Estados Unidos en 2012, aproximadamente el 91% de todo el uso de herbicidas, determinado por el peso aplicado, fue en la agricultura. [4] : 12 En 2012, los gastos mundiales en pesticidas totalizaron casi $ 24,7 mil millones; los herbicidas representaron aproximadamente el 44% de esas ventas y constituyeron la porción más grande, seguidos por los insecticidas , fungicidas y fumigantes . [4] : 5 Los herbicidas también se utilizan en la silvicultura, [5] donde se ha encontrado que ciertas formulaciones suprimen las variedades de madera dura a favor de las coníferas después de la tala rasa , [6] así como en los sistemas de pastoreo.
Antes del uso generalizado de herbicidas, se utilizaban controles culturales , como la alteración del pH del suelo , la salinidad o los niveles de fertilidad, para controlar las malezas. [7] El control mecánico, que incluía la labranza y las inundaciones, también se utilizaba para controlar las malezas. A finales del siglo XIX y principios del XX, se utilizaban productos químicos inorgánicos como el ácido sulfúrico , el arsénico, las sales de cobre, el queroseno y el clorato de sodio para controlar las malezas, pero estos productos químicos eran tóxicos, inflamables o corrosivos y eran caros e ineficaces para controlar las malezas. [8] [9]
acetic_acid_200.svg/1280px-2-(2,4-dichlorophenoxy)acetic_acid_200.svg.png)
Los principales avances se produjeron durante la Segunda Guerra Mundial como resultado de la investigación realizada de forma independiente en el Reino Unido y los Estados Unidos sobre el uso potencial de herbicidas en la guerra . [10] El compuesto 2,4-D fue sintetizado por primera vez por WG Templeman en Imperial Chemical Industries . En 1940, su trabajo con ácido indol acético y ácido naftalenacético indicó que "las sustancias de crecimiento aplicadas adecuadamente matarían ciertas malezas de hoja ancha en los cereales sin dañar los cultivos", [11] [12] aunque estas sustancias eran demasiado caras y tenían una vida demasiado corta en el suelo debido a la degradación por microorganismos para ser de uso agrícola práctico; en 1941, su equipo logró sintetizar una amplia gama de productos químicos para lograr el mismo efecto a menor costo y mejor eficacia, incluido el 2,4-D. [13] En el mismo año, R. Pokorny en los EE. UU. también logró esto. [14] De forma independiente, un equipo dirigido por Juda Hirsch Quastel , que trabajaba en la Estación Experimental de Rothamsted, hizo el mismo descubrimiento. El Consejo de Investigación Agrícola (ARC) encargó a Quastel que descubriera métodos para mejorar el rendimiento de los cultivos. Al analizar el suelo como un sistema dinámico, en lugar de una sustancia inerte, pudo aplicar técnicas como la perfusión . Quastel pudo cuantificar la influencia de varias hormonas vegetales , inhibidores y otros productos químicos en la actividad de los microorganismos en el suelo y evaluar su impacto directo en el crecimiento de las plantas . Si bien el trabajo completo de la unidad permaneció en secreto, ciertos descubrimientos se desarrollaron para uso comercial después de la guerra, incluido el compuesto 2,4-D. [15]
Cuando el 2,4-D se comercializó en 1946, se convirtió en el primer herbicida selectivo exitoso, lo que desencadenó una revolución mundial en la producción agrícola. Permitió un control de malezas mucho mejor en trigo , maíz , arroz y cultivos de cereales herbáceos similares, porque mata dicotiledóneas (plantas de hoja ancha), pero no la mayoría de las monocotiledóneas (gramíneas). El bajo costo del 2,4-D ha llevado a que su uso continúe en la actualidad, y sigue siendo uno de los herbicidas más utilizados en el mundo. [16] Al igual que otros herbicidas ácidos, las formulaciones actuales utilizan una sal de amina (a menudo trimetilamina ) o uno de los muchos ésteres del compuesto original.
La familia de herbicidas de las triazinas, que incluye la atrazina , se introdujo en la década de 1950; actualmente tienen la distinción de ser la familia de herbicidas que genera mayor preocupación en lo que respecta a la contaminación de las aguas subterráneas . La atrazina no se descompone fácilmente (en unas pocas semanas) después de ser aplicada a suelos con un pH superior al neutro . En condiciones de suelo alcalino, la atrazina puede ser transportada al perfil del suelo hasta el nivel freático por el agua del suelo después de la lluvia, lo que provoca la contaminación antes mencionada. Por lo tanto, se dice que la atrazina tiene "arrastre", una propiedad generalmente indeseable para los herbicidas.
El glifosato se preparó por primera vez en la década de 1950, pero su actividad herbicida recién se reconoció en la década de 1960. Se comercializó como Roundup en 1971. [17] El desarrollo de plantas de cultivo resistentes al glifosato lo ha convertido en un producto muy utilizado en la actualidad para el control selectivo de malezas en cultivos en crecimiento. La combinación del herbicida con la semilla resistente contribuyó a la consolidación de la industria de las semillas y la química a fines de la década de 1990.
Muchos herbicidas modernos utilizados en agricultura y jardinería están específicamente formulados para degradarse en un corto período después de su aplicación.
Los herbicidas se pueden clasificar/agrupar de varias maneras; por ejemplo, según su actividad, el momento de aplicación, el método de aplicación, el mecanismo de su acción y sus estructuras químicas.
La estructura química del herbicida es de importancia primordial para la eficacia. El 2,4-D, el mecoprop y el dicamba controlan muchas malezas de hoja ancha, pero siguen siendo ineficaces contra los céspedes. [18]
Los aditivos químicos influyen en la selectividad. Los surfactantes alteran las propiedades físicas de la solución de pulverización y la fitotoxicidad general del herbicida, aumentando la translocación. Los protectores de herbicidas mejoran la selectividad al aumentar la resistencia del cultivo al herbicida, pero permitiendo que el herbicida dañe la maleza.
La selectividad está determinada por las circunstancias y la técnica de aplicación. Los factores climáticos afectan la absorción, incluyendo la humedad , la luz, la precipitación y la temperatura. Los herbicidas aplicados al follaje penetrarán en la hoja más fácilmente con alta humedad al alargar el tiempo de secado de la gota de pulverización y aumentar la hidratación de la cutícula. La luz de alta intensidad puede descomponer algunos herbicidas y hacer que la cutícula de la hoja se espese, lo que puede interferir con la absorción. La precipitación puede lavar o eliminar algunos herbicidas aplicados al follaje, pero aumentará la absorción radicular de los herbicidas aplicados al suelo. Las plantas estresadas por la sequía tienen menos probabilidades de translocar herbicidas. A medida que aumenta la temperatura, el rendimiento de los herbicidas puede disminuir. La absorción y la translocación pueden reducirse en climas muy fríos.
Los herbicidas no selectivos, generalmente conocidos como defoliantes , se utilizan para limpiar sitios industriales, terrenos baldíos, vías férreas y terraplenes ferroviarios. El paraquat , el glufosinato y el glifosato son herbicidas no selectivos. [18]
Un herbicida se describe como de baja actividad residual si se neutraliza en un corto período de tiempo desde su aplicación (en unas pocas semanas o meses); por lo general, esto se debe a la lluvia o a reacciones en el suelo. Un herbicida descrito como de alta actividad residual permanecerá potente a largo plazo en el suelo. En el caso de algunos compuestos, la actividad residual puede dejar el suelo casi permanentemente estéril. [ cita requerida ]
Los herbicidas interfieren con la maquinaria bioquímica que sustenta el crecimiento de las plantas. Los herbicidas a menudo imitan las hormonas vegetales naturales , los sustratos enzimáticos y los cofactores . Interfieren con el metabolismo de las plantas objetivo. Los herbicidas a menudo se clasifican según su sitio de acción porque, como regla general, los herbicidas dentro de la misma clase de sitio de acción producen síntomas similares en plantas susceptibles. La clasificación basada en el sitio de acción del herbicida es preferible ya que el manejo de la resistencia a los herbicidas se puede manejar de manera más efectiva. [18] La clasificación por mecanismo de acción (MOA) indica la primera enzima, proteína o paso bioquímico afectado en la planta después de la aplicación:
Como complemento a las clasificaciones basadas en mecanismos, los herbicidas a menudo se clasifican según sus estructuras químicas o motivos. Los tipos estructurales similares funcionan de manera similar. Por ejemplo, los herbicidas ariloxfenoxipropionatos ( diclofop, clorazifop , fluazifop ) parecen actuar como inhibidores de la ACCasa. [19] Los llamados herbicidas de ciclohexanodiona, que se utilizan contra las gramíneas, incluyen los siguientes productos comerciales: cicloxidim, cletodim , tralcoxidim, butroxidim , setoxidim , profoxidim y mesotriona . [26] Conocer la agrupación de la familia química de los herbicidas sirve como una estrategia a corto plazo para controlar la resistencia al sitio de acción. [27] El ácido fenoxiacético imita la auxina natural ácido indol acético (IAA). Esta familia incluye MCPA , 2,4-D y 2,4,5-T , picloram , dicamba , clopiralida y triclopir .
Utilizando los sistemas de la Weed Science Society of America (WSSA) y de Herbicidas Resistance and World Grains (HRAC), los herbicidas se clasifican por modo de acción. [28] Finalmente, el Herbicide Resistance Action Committee (HRAC) [29] y la Weed Science Society of America (WSSA) [30] desarrollaron un sistema de clasificación. [31] [32] Los grupos en los sistemas de la WSSA y de HRAC se designan con números y letras, informan a los usuarios sobre el modo de acción de los herbicidas y proporcionan recomendaciones más precisas para el manejo de la resistencia. [33]
La mayoría de los herbicidas se aplican en forma de pulverizaciones a base de agua utilizando equipos terrestres. El diseño de los equipos terrestres varía, pero se pueden pulverizar grandes áreas utilizando pulverizadores autopropulsados equipados con brazos largos, de 60 a 120 pies (18 a 37 m) con boquillas de pulverización espaciadas cada 20 a 30 pulgadas (510 a 760 mm) de distancia. También se utilizan pulverizadores remolcados, portátiles e incluso tirados por caballos. En áreas grandes, los herbicidas también se pueden aplicar a veces por vía aérea utilizando helicópteros o aviones, o mediante sistemas de riego (conocidos como quimigación ).
También se puede utilizar el método de limpieza de malezas, en el que se suspende una mecha humedecida con herbicida de un brazo y se arrastra o rueda por las partes superiores de las plantas de malezas más altas. Esto permite el tratamiento de las malezas más altas de los pastizales por contacto directo sin afectar a las plantas más bajas relacionadas pero deseables en el pastizal de abajo. El método tiene la ventaja de evitar la deriva de la pulverización. En Gales , en 2015 se puso en marcha un programa que ofrecía alquiler gratuito de limpiadores de malezas en un esfuerzo por reducir los niveles de MCPA en los cursos de agua. [34]
En la silvicultura, en las primeras etapas de crecimiento, hay pocas diferencias , ya que las similitudes en altura entre los árboles en crecimiento y los cultivos anuales en crecimiento generan un problema similar con la competencia de las malezas. Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre con los cultivos anuales, la aplicación a partir de entonces es en su mayoría innecesaria y, por lo tanto, se utiliza principalmente para disminuir el retraso entre los ciclos económicos productivos de los cultivos madereros. [35]
La volatilización o la deriva de la pulverización del herbicida pueden provocar que éste afecte a los campos o plantas vecinos, especialmente en condiciones de viento. A veces, se puede pulverizar el campo o las plantas equivocados debido a un error.
Aunque la guerra con herbicidas utiliza sustancias químicas , su principal objetivo es interrumpir la producción agrícola de alimentos o destruir plantas que proporcionen cobertura u ocultamiento al enemigo. Durante la Emergencia Malaya , las fuerzas de la Commonwealth británica desplegaron herbicidas y defoliantes en el campo malasio para privar a los insurgentes del Ejército de Liberación Nacional Malayo (MNLA) de cobertura, fuentes potenciales de alimentos y para expulsarlos de la jungla. El despliegue de herbicidas y defoliantes sirvió al doble propósito de aclarar los senderos de la jungla para evitar emboscadas y destruir campos de cultivo en regiones donde el MNLA estaba activo para privarlos de posibles fuentes de alimentos. Como parte de este proceso, también se rociaron herbicidas y defoliantes desde aviones de la Real Fuerza Aérea . [36]
El uso de herbicidas como arma química por parte del ejército estadounidense durante la guerra de Vietnam ha dejado impactos tangibles y de largo plazo en el pueblo vietnamita y en los soldados estadounidenses que manipularon los productos químicos. [37] [38] Más del 20% de los bosques de Vietnam del Sur y el 3,2% de sus tierras cultivadas fueron rociadas al menos una vez durante la guerra. [39] El gobierno de Vietnam dice que hasta cuatro millones de personas en Vietnam estuvieron expuestas al defoliante, y hasta tres millones de personas han sufrido enfermedades a causa del Agente Naranja, [40] mientras que la Sociedad de la Cruz Roja de Vietnam estima que hasta un millón de personas quedaron discapacitadas o tienen problemas de salud como resultado de la exposición al Agente Naranja. [41] El gobierno de los Estados Unidos ha descrito estas cifras como poco fiables. [42]
En general, existen muchas preguntas sobre los efectos de muchos herbicidas sobre la salud y el medio ambiente debido a la gran cantidad de herbicidas y la miríada de objetivos potenciales, en su mayoría no deseados. Por ejemplo, un panel de 13 científicos de 1995 que revisó estudios sobre la carcinogenicidad del 2,4-D tenía opiniones divididas sobre la probabilidad de que el 2,4-D cause cáncer en humanos. [43] En 1992 [update], los estudios sobre herbicidas fenoxi eran demasiado escasos para evaluar con precisión el riesgo de muchos tipos de cáncer de estos herbicidas, incluso aunque había evidencia más sólida de que la exposición a estos herbicidas está asociada con un mayor riesgo de sarcoma de tejidos blandos y linfoma no Hodgkin . [44]
Los herbicidas tienen una toxicidad muy variable , además de la toxicidad aguda que surge de la ingestión rápida de una cantidad significativa y la toxicidad crónica que surge de la exposición ambiental y ocupacional durante largos períodos. Gran parte de la sospecha pública sobre los herbicidas gira en torno a una confusión entre las afirmaciones válidas de toxicidad aguda en contraposición a las afirmaciones igualmente válidas de falta de toxicidad crónica en los niveles de uso recomendados. Por ejemplo, si bien las formulaciones de glifosato con adyuvantes de amina de sebo son agudamente tóxicas, se descubrió que su uso no estaba correlacionado con ningún problema de salud como el cáncer en un estudio masivo del Departamento de Salud de los EE. UU. sobre 90.000 miembros de familias de agricultores durante un período de 23 años. [45] Es decir, el estudio muestra la falta de toxicidad crónica, pero no puede cuestionar la toxicidad aguda del herbicida.
Algunos herbicidas causan una serie de efectos sobre la salud que van desde erupciones cutáneas hasta la muerte. La vía de ataque puede surgir del consumo directo intencional o no intencional, la aplicación incorrecta que da como resultado que el herbicida entre en contacto directo con personas o vida silvestre, la inhalación de aerosoles aéreos o el consumo de alimentos antes del intervalo de precosecha indicado en la etiqueta. En algunas condiciones, ciertos herbicidas pueden transportarse por lixiviación o escorrentía superficial y contaminar las aguas subterráneas o fuentes de agua superficial distantes. En general, las condiciones que promueven el transporte de herbicidas incluyen tormentas intensas (particularmente poco después de la aplicación) y suelos con capacidad limitada para adsorber o retener los herbicidas. Las propiedades de los herbicidas que aumentan la probabilidad de transporte incluyen la persistencia (resistencia a la degradación) y la alta solubilidad en agua. [46]
Se han reportado casos en los que los herbicidas fenoxi están contaminados con dioxinas como TCDD ; [47] [ cita requerida ] la investigación ha sugerido que dicha contaminación resulta en un pequeño aumento en el riesgo de cáncer después de la exposición ocupacional a estos herbicidas. [48] La exposición a triazina se ha relacionado probablemente con un mayor riesgo de cáncer de mama , aunque una relación causal sigue sin estar clara. [49]
Los fabricantes de herbicidas han hecho a veces afirmaciones falsas o engañosas sobre la seguridad de sus productos. La empresa fabricante de productos químicos Monsanto Company accedió a cambiar su publicidad tras la presión del fiscal general de Nueva York, Dennis Vacco ; Vacco se quejó de las afirmaciones engañosas de que sus herbicidas en aerosol basados en glifosato, incluido el Roundup, eran más seguros que la sal de mesa y "prácticamente no tóxicos" para los mamíferos, las aves y los peces (aunque es difícil encontrar pruebas de que esto se haya dicho alguna vez). [50] El Roundup es tóxico y ha provocado la muerte tras ser ingerido en cantidades que van desde los 85 a los 200 ml, aunque también se ha ingerido en cantidades tan grandes como 500 ml con solo síntomas leves o moderados. [51] El fabricante de Tordon 101 ( Dow AgroSciences , propiedad de Dow Chemical Company ) ha afirmado que Tordon 101 no tiene efectos sobre animales e insectos, [52] a pesar de la evidencia de una fuerte actividad cancerígena del ingrediente activo, [53] picloram , en estudios en ratas. [54]
El uso de herbicidas generalmente tiene efectos negativos en muchos aspectos del medio ambiente. Los herbicidas pueden dañar gravemente a los insectos, a las plantas no deseadas, a los animales y a los sistemas acuáticos. Los efectos son muy variables.
Con frecuencia se ha culpado a la atrazina de afectar el comportamiento reproductivo de la vida acuática, pero los datos no respaldan esta afirmación. [55]
Las poblaciones de aves son uno de los muchos indicadores de daños causados por herbicidas. La mayoría de los efectos observados no se deben a la toxicidad, [56] sino a cambios en el hábitat y a la disminución de la abundancia de especies de las que dependen las aves para alimentarse o refugiarse. El uso de herbicidas en silvicultura , utilizados para favorecer ciertos tipos de crecimiento después de la tala rasa , puede causar caídas significativas en las poblaciones de aves. Incluso cuando se utilizan herbicidas que tienen baja toxicidad para las aves, disminuyen la abundancia de muchos tipos de vegetación de los que dependen las aves. [35] El uso de herbicidas en la agricultura en el Reino Unido se ha relacionado con una disminución de las especies de aves que se alimentan de semillas y que dependen de las malezas eliminadas por los herbicidas. [57] El uso intensivo de herbicidas en las áreas agrícolas neotropicales ha sido uno de los muchos factores implicados en la limitación de la utilidad de dichas tierras agrícolas para las aves migratorias que pasan el invierno. [58]
Una de las principales complicaciones del uso de herbicidas para el control de malezas es la capacidad de las plantas de desarrollar resistencia a los herbicidas , lo que hace que estos sean ineficaces contra las plantas objetivo. De los 31 modos de acción de los herbicidas conocidos, las malezas han desarrollado resistencia a 21. Se sabe que 268 especies de plantas han desarrollado resistencia a los herbicidas al menos una vez. [59] La resistencia a los herbicidas se observó por primera vez en 1957 y, desde entonces, ha evolucionado repetidamente en especies de malezas de 30 familias en todo el mundo. [60] La resistencia de las malezas a los herbicidas se ha convertido en una preocupación importante en la producción de cultivos en todo el mundo. [61]
La resistencia a los herbicidas se atribuye a menudo al uso excesivo, así como a la fuerte presión evolutiva sobre las malezas afectadas. [62] Tres prácticas agrícolas explican la presión evolutiva sobre las malezas para desarrollar resistencia: el monocultivo , el descuido de las prácticas de control de malezas sin herbicidas y la dependencia de un herbicida para el control de las malezas. [63] Para minimizar la resistencia, se han promovido ampliamente los programas rotativos de aplicación de herbicidas, donde se utilizan herbicidas con múltiples modos de acción. [27] En particular, la resistencia al glifosato evolucionó rápidamente en parte porque cuando comenzó el uso del glifosato , se dependía continuamente y en gran medida de él para el control de las malezas. [64] Esto provocó una presión selectiva increíblemente fuerte sobre las malezas, lo que fomentó que las mutaciones que confieren resistencia al glifosato persistieran y se propagaran. [65]
Sin embargo, en 2015, un estudio exhaustivo mostró un aumento de la resistencia a los herbicidas como resultado de la rotación y, en su lugar, recomendó mezclar varios herbicidas para su aplicación simultánea. A partir de 2023, también se cuestiona la eficacia de la combinación de herbicidas, en particular a la luz del aumento de la resistencia en sitios no objetivo. [66] [67] [68]
Las plantas desarrollaron resistencia a la atrazina y a los inhibidores de ALS relativamente temprano, pero más recientemente, la resistencia al glifosato ha aumentado drásticamente. La cola de caballo es una maleza que ha desarrollado resistencia al glifosato. [69] Las malezas resistentes al glifosato están presentes en la gran mayoría de las granjas de soja, algodón y maíz en algunos estados de EE. UU. Las malezas que pueden resistir muchos otros herbicidas se están extendiendo. Pocos herbicidas nuevos están cerca de comercializarse, y ninguno con un modo de acción molecular para el cual no haya resistencia. Debido a que la mayoría de los herbicidas no pueden matar todas las malezas, los agricultores rotan los cultivos y los herbicidas para detener el desarrollo de malezas resistentes.
Una encuesta realizada entre 2008 y 2009 en 144 poblaciones de amaranto acuático en 41 condados de Missouri reveló resistencia al glifosato en el 69%. Las malezas de unos 500 sitios en todo Iowa en 2011 y 2012 revelaron resistencia al glifosato en aproximadamente el 64% de las muestras de amaranto acuático. A partir de 2023, 58 especies de malezas han desarrollado resistencia al glifosato. [70] Las malezas resistentes a múltiples herbicidas con modos de acción biológica completamente diferentes están en aumento. En Missouri, el 43% de las muestras de amaranto acuático eran resistentes a dos herbicidas diferentes; el 6% resistía a tres; y el 0,5% resistía a cuatro. En Iowa, el 89% de las muestras de amaranto acuático resisten dos o más herbicidas, el 25% resiste a tres y el 10% resiste a cinco. [64]
A partir de 2023, ha surgido amaranto de Palmer con resistencia a seis modos de acción diferentes de herbicidas. [ 71] En 2020, se descubrió que el pasto azul anual recolectado en un campo de golf en el estado estadounidense de Tennessee era resistente a siete herbicidas a la vez. [72] El raigrás rígido y el pasto azul anual comparten la distinción de ser la especie con resistencia confirmada al mayor número de modos de acción de herbicidas, ambos con resistencia confirmada a 12 modos de acción diferentes; sin embargo, este número hace referencia a cuántas formas de resistencia a los herbicidas se sabe que han surgido en la especie en algún momento, no a cuántas se han encontrado simultáneamente en una sola planta. [65] [73]
En 2015, Monsanto lanzó variedades de semillas de cultivos resistentes tanto al dicamba como al glifosato, lo que permitió el uso de una mayor variedad de herbicidas en los campos sin dañar los cultivos. En 2020, cinco años después del lanzamiento de semillas resistentes al dicamba, se encontró el primer ejemplo de amaranto Palmer resistente al dicamba en un lugar. [74]
Cuando se producen mutaciones en los genes responsables de los mecanismos biológicos con los que interfieren los herbicidas, estas mutaciones pueden hacer que el modo de acción del herbicida funcione con menor eficacia. Esto se llama resistencia en el sitio diana. Se ha demostrado que las mutaciones específicas que tienen el efecto más beneficioso para la planta ocurren en instancias separadas y dominan en todas las poblaciones de malezas resistentes. Este es un ejemplo de evolución convergente . [60] Algunas mutaciones que confieren resistencia a los herbicidas pueden tener costos de adaptación, reduciendo la capacidad de la planta para sobrevivir de otras maneras, pero con el tiempo, las mutaciones menos costosas tienden a dominar en las poblaciones de malezas. [60]
Recientemente, han surgido cada vez más casos de resistencia en sitios no objetivo, como ejemplos en los que las plantas son capaces de producir enzimas que neutralizan los herbicidas antes de que puedan entrar en las células de la planta ( resistencia metabólica ). Esta forma de resistencia es particularmente desafiante, ya que las plantas pueden desarrollar resistencia en sitios no objetivo a herbicidas a los que sus antepasados nunca estuvieron expuestos directamente. [74]
La resistencia a los herbicidas puede basarse en uno de los siguientes mecanismos bioquímicos: [75] [76] [77]
Los siguientes términos también se utilizan para describir casos en los que las plantas son resistentes a múltiples herbicidas a la vez:
Debido a la resistencia a los herbicidas , una de las principales preocupaciones en la agricultura , varios productos combinan herbicidas con diferentes medios de acción. La gestión integrada de plagas puede utilizar herbicidas junto con otros métodos de control de plagas.
El enfoque de manejo integrado de malezas (MIH) utiliza varias tácticas para combatir las malezas y prevenir la resistencia. Este enfoque depende menos de los herbicidas y, por lo tanto, se debería reducir la presión de selección . [79] Al confiar en diversos métodos de control de malezas, incluidos los métodos de control de malezas sin herbicidas, se puede reducir la presión de selección sobre las malezas para que desarrollen resistencia. Los investigadores advierten que si la resistencia a los herbicidas se combate solo con más herbicidas, "lo más probable es que la evolución gane". [63] En 2017, la USEPA emitió un Aviso de registro de pesticidas revisado (PRN 2017-1), que proporciona orientación a los registrantes de pesticidas sobre el etiquetado requerido para el manejo de la resistencia a los pesticidas. Este requisito se aplica a todos los pesticidas convencionales y tiene como objetivo proporcionar a los usuarios finales una guía sobre el manejo de la resistencia a los pesticidas. [80] Un ejemplo de una etiqueta completamente ejecutada que cumple con la guía de etiquetado de manejo de la resistencia de la USEPA se puede ver en la etiqueta de muestra para el herbicida, cloransulam-metil, actualizada en 2022. [81]
La optimización de la aplicación de herbicidas hasta el nivel de umbral económico debería evitar el uso innecesario de herbicidas y reducir la presión de selección. Los herbicidas deberían utilizarse al máximo de su potencial, garantizando que el momento, la dosis, el método de aplicación, el suelo y las condiciones climáticas sean óptimos para una buena actividad. En el Reino Unido, las malezas gramíneas parcialmente resistentes, como Alopecurus myosuroides (pasto negro) y Avena genre (avena silvestre), a menudo pueden controlarse adecuadamente cuando los herbicidas se aplican en la etapa de 2-3 hojas, mientras que las aplicaciones posteriores en la etapa de 2-3 macollos pueden fallar estrepitosamente. La pulverización de parches, o la aplicación de herbicidas solo en las áreas gravemente infestadas de los campos, es otro medio de reducir el uso total de herbicidas. [79]
Cuando se sospecha o se confirma la existencia de resistencia, es probable que la primera consideración sea la eficacia de las alternativas. Si existe resistencia a un solo grupo de herbicidas, el uso de herbicidas de otros grupos puede proporcionar una solución simple y eficaz, al menos en el corto plazo. Por ejemplo, muchas malezas resistentes a la triazina se han controlado fácilmente mediante el uso de herbicidas alternativos como el dicamba o el glifosato. [79]
El uso de dos o más herbicidas con distintos modos de acción puede reducir la selección de genotipos resistentes. Lo ideal es que cada componente de una mezcla:
No es probable que ninguna mezcla tenga todos estos atributos, pero los dos primeros enumerados son los más importantes. Existe el riesgo de que las mezclas seleccionen resistencia a ambos componentes en el largo plazo. Una ventaja práctica de las secuencias de dos herbicidas en comparación con las mezclas es que es posible una mejor evaluación de la eficacia de cada componente del herbicida, siempre que transcurra suficiente tiempo entre cada aplicación. Una desventaja de las secuencias es que se deben realizar dos aplicaciones separadas y es posible que la última aplicación sea menos efectiva en las malezas que sobreviven a la primera aplicación. Si estas son resistentes, entonces el segundo herbicida en la secuencia puede aumentar la selección de individuos resistentes al matar las plantas susceptibles que fueron dañadas pero no eliminadas por la primera aplicación, pero permitiendo que las plantas más grandes, menos afectadas y resistentes sobrevivan. Esto se ha citado como una de las razones por las que Stellaria media resistente a ALS ha evolucionado recientemente en Escocia (2000), a pesar del uso regular de una secuencia que incorpora mecoprop , un herbicida con un modo de acción diferente. [79]
El término herbicida orgánico ha llegado a significar herbicidas destinados a la agricultura orgánica . Pocos herbicidas naturales rivalizan con la eficacia de los sintéticos. [82] Algunas plantas también producen sus propios herbicidas, como el género Juglans ( nueces ), o el árbol del cielo ; tales acciones de los herbicidas naturales, y otras interacciones químicas relacionadas, se denominan alelopatía . La aplicabilidad de estos agentes no está clara.
La resistencia a los herbicidas se convirtió en un problema crítico en la agricultura australiana después de que muchos criadores de ovejas australianos comenzaron a cultivar exclusivamente trigo en sus pastos en la década de 1970. Las variedades introducidas de raigrás , aunque son buenas para el pastoreo de ovejas, compiten intensamente con el trigo. Los raigrás producen tantas semillas que, si no se controlan, pueden ahogar por completo un campo. Los herbicidas proporcionaron un excelente control, reduciendo la alteración del suelo debido a una menor necesidad de arar. En poco más de una década, el raigrás y otras malezas comenzaron a desarrollar resistencia. En respuesta, los agricultores australianos cambiaron sus métodos. [83] En 1983, las parcelas de raigrás se habían vuelto inmunes al Hoegrass (diclofop-metil), una familia de herbicidas que inhiben una enzima llamada acetil coenzima A carboxilasa . [83] [84]
Las poblaciones de raigrás eran grandes y tenían una diversidad genética sustancial porque los agricultores habían plantado muchas variedades. El raigrás se poliniza de forma cruzada por el viento, por lo que los genes se mezclan con frecuencia. Para controlar su distribución, los agricultores rociaron Hoegrass de bajo costo, lo que creó presión de selección . Además, los agricultores a veces diluían el herbicida para ahorrar dinero, lo que permitió que algunas plantas sobrevivieran a la aplicación. Los agricultores recurrieron a un grupo de herbicidas que bloquean la acetolactato sintasa cuando apareció resistencia. Una vez más, el raigrás en Australia desarrolló una especie de "resistencia cruzada" que le permitió descomponer varios herbicidas rápidamente. Cuatro clases de herbicidas se vuelven ineficaces en unos pocos años. En 2013, solo dos clases de herbicidas llamados Photosystem II e inhibidores de ácidos grasos de cadena larga , fueron eficaces contra el raigrás. [83]
