La presencia de la maleza en los cultivos ocasiona mermas en el rendimiento y calidad de los productos cosechados e incrementa los costos de producción.
El manejo de maleza debe integrar prácticas para el control de la maleza existente y para prevenir la producción de nuevos propágulos, reducir la emergencia de maleza en los cultivos y maximizar la competencia del cultivo hacia la maleza.
La maleza puede ser controlada en forma mecánica, cultural, biológica o química ó con su integración.
El control químico de la maleza se realiza por medio de la aplicación de herbicidas, que son productos que inhiben o interrumpen el crecimiento y desarrollo de una planta.
Un herbicida es un producto químico que inhibe o interrumpe el crecimiento y desarrollo de una planta.
Los herbicidas son usados extensivamente en la agricultura, industria y en zonas urbanas, debido a que si son utilizados adecuadamente proporcionan un control eficiente de maleza a un bajo costo Peterson et al., 2001).
No obstante, si no son aplicados correctamente los herbicidas pueden causar daños a las plantas cultivadas, al medio ambiente, e incluso a las personas que los aplican.
En la agricultura, los herbicidas han sido una herramienta importante para el manejo de maleza por muchos años.
Desde la década de los 1940´s los herbicidas han sido cada vez más sofisticados en el espectro de control de maleza, duración del período de control y selectividad a los cultivos.
Aunque los herbicidas son aplicados extensivamente, son probablemente el componente menos entendido de un sistema de manejo integrado de maleza (Baumann et al., 1998).
Qué significa el modo de acción de un herbicida
La forma más útil de clasificación de los herbicidas es de acuerdo a su modo de acción (Duke y Dayan, 2001; Schmidt, 2005).
El modo de acción es la secuencia de eventos que ocurren desde la absorción del herbicida hasta la muerte de la planta.
Los herbicidas con el mismo modo de acción tienen el mismo comportamiento de absorción y transporte y producen síntomas similares en las plantas tratadas (Gunsolus y Curran, 1996).
Además la clasificación de los herbicidas por su modo de acción permite predecir, en forma general, su espectro de control de maleza, época de aplicación, selectividad a cultivos y persistencia en el suelo (Ashton y Crafts, 1981).
Finalmente este tipo de clasificación permite diseñar los programas de control químico de maleza más eficientes y evitar los posibles efectos negativos del uso de herbicidas como son la residualidad en el suelo, el cambio de especies de maleza y el desarrollo de biotipos de maleza resistentes a herbicidas (Heap, 2001; Regehr y Morishita, 1989).
Aunque es común que los términos modo y mecanismo de acción de los herbicidas sean usados como sinónimos, existen claras diferencias entre estos términos.
El modo de acción se refiere a los eventos que provocan los herbicidas y el mecanismo de acción al sitio o proceso bioquímico específico que es afectado (Baumann et al., 1998; Gunsolus y Curran, 1996).
La división celular constituye uno de los procesos fisiológicos que pueden ser alterados por los herbicidas.
Clasificación general de los herbicidas
Los herbicidas pueden ser clasificados de acuerdo a su época de aplicación, selectividad, tipo, familia química y modo de acción.
Época de aplicación
De acuerdo a su época de aplicación los herbicidas pueden clasificarse como de presiembra (PS), preemergentes (PRE) y postemergentes (POST).
Herbicidas de presiembra
Los herbicidas de presiembra se dividen en PS foliares y PS al suelo.
Los herbicidas PS foliares son utilizados en algunos sistemas de producción en sustitución de la labranza primaria para el control de la maleza presente antes de la siembra de los cultivos.
El glifosato, el paraquat, y el 2,4-D son los herbicidas comúnmente aplicados en esta época.
Los dos primeros no son selectivos y no dejan residuos en el suelo, lo que hace posible su uso sin afectar a los cultivos sembrados posteriormente.
Los herbicidas PS al suelo son aplicados antes de la siembra del cultivo y generalmente requieren incorporación mecánica al suelo para situarse a cierta profundidad y evitar su degradación por la luz o su volatilización.
Normalmente, estos herbicidas tienen poca solubilidad en agua, por lo que la lluvia o riegos no los lixivian o mueven en el suelo.
Este tipo de herbicidas afecta a las semillas de maleza al germinar o emerger sin afectar al cultivo, el cual debe ser sembrado por debajo de la capa de suelo donde se sitúa la mayor concentración del herbicida.
Herbicidas preemergentes
Los herbicidas PRE se aplican después de la siembra, pero antes de que emerjan la maleza y el cultivo.
Los herbicidas PRE requieren de un riego o precipitación pluvial para su incorporación en los primeros 5 cm de profundidad del suelo, donde germina la mayoría de las semillas de maleza.
Este tipo de herbicidas elimina a las malas hierbas durante la germinación o recién emergidas, lo que evita la competencia temprana con el cultivo.
Por lo general la semilla de los cultivos se coloca por debajo de la zona de suelo con alta concentración de herbicida y la selectividad al cultivo puede ser tanto posicional como fisiológica.
Los herbicidas PRE presentan una gran interacción con algunas características del suelo como son: textura, pH y materia orgánica que pueden afectar la cantidad de herbicida disponible en el suelo para controlar la maleza.
Comúnmente, la dosis de este tipo de herbicidas se ajusta según el tipo de suelo y materia orgánica, requiriendo una mayor dosis en suelos arcillosos y con alto contenido de materia orgánica (Anderson, 1996).
Algunos ejemplos de herbicidas PRE son la atrazina, el metolaclor y la metribuzina.
Herbicidas postemergentes
Los herbicidas POST se aplican después de la emergencia del cultivo y la maleza.
En la mayoría de los casos, la aplicación de herbicidas POST debe realizarse sobre maleza en sus primeros estados de desarrollo cuando son más susceptibles a los herbicidas y su competencia con el cultivo es mínima.
Los herbicidas POST pueden ser más económicos para el productor al utilizarse sólo donde se presenta la maleza.
La actividad de los herbicidas POST depende de factores como su grupo químico, especies de maleza presentes y condiciones de clima como velocidad del viento, temperatura del aire, humedad relativa y presencia de lluvia (Buhler, 1998).
Selectividad
De acuerdo a su selectividad, los herbicidas pueden ser clasificados como selectivos y no selectivos.
Los herbicidas selectivos, son aquellos que a ciertas dosis, formas y épocas de aplicación eliminan a algunas plantas sin dañar significativamente a otras, por ejemplo, atrazina es un herbicida selectivo en maíz y sorgo.
A su vez, los herbicidas no selectivos son los que ejercen su toxicidad sobre toda clase de vegetación y deben utilizarse en terrenos sin cultivo o bien evitar el contacto con las plantas cultivadas.
El glifosato es un ejemplo de herbicida no selectivo (Caseley, 1996).
Tipo de acción
Por su tipo de acción los herbicidas pueden ser:
De contacto: herbicidas que eliminan sólo las partes de la planta con las que entran en contacto por lo que requieren de un buen cubrimiento de la maleza para controlarla y tienen un transporte limitado dentro de la planta, por lo que se recomiendan para el control de maleza anual.
Algunos ejemplos de herbicidas de contacto son el paraquat y el bromoxinil.
Sistémicos: herbicidas que se aplican al suelo o al follaje y son absorbidos y transportados a toda la planta incluyendo sus raíces y otros órganos subterráneos.
Debido a lo anterior, los herbicidas sistémicos son utilizados para el control de maleza perenne (Ross y Lembi, 1985).
Algunos ejemplos de herbicidas sistémicos son el 2,4-D y el prosulfuron.
Familia química
La clasificación de los herbicidas en familias químicas se basa en la composición de los diferentes ingredientes activos usados como herbicidas.
Los herbicidas dentro de una familia química tienen propiedades químicas similares y generalmente tienen el mismo modo de acción (Retzinger y Mallory-Smith, 1997).
En Estados Unidos en la actualidad existen alrededor de 150 ingredientes activos utilizados en la fabricación de aproximadamente 600 herbicidas comerciales (Vencill, 2002).
En México, existen 65 ingredientes activos en alrededor de 300 herbicidas comerciales (Anónimo, 2004).
Herbicidas relacionados con la división y el crecimiento celular
Los herbicidas que afectan la división celular se ubican principalmente entre los inhibidores del crecimiento de plántulas y los reguladores del crecimiento.
En ambos casos, la alteración de la multiplicación celular puede impedir la formación normal de raíces, brotes, hojas y otros órganos indispensables para la supervivencia de la planta.
Inhibidores del crecimiento de plántulas
Estos herbicidas actúan en las plántulas poco después de su germinación, pero antes de su emergencia, por lo que es común que sus efectos no sean visibles, ya que las plantas afectadas no llegan a emerger.
Los inhibidores del crecimiento de plántulas tienen muy poca actividad foliar y se aplican en presiembra o preemergencia.
Estos herbicidas se dividen en dos grupos: inhibidores de radículas e inhibidores de brotes (Murphy, 1999).
Inhibidores de radículas
Los inhibidores de radículas pertenecen a la familia química de las dinitroanilinas.
El modo de acción de estos herbicidas es la inhibición del desarrollo de radículas en las plántulas.
Las plantas mueren por no poder absorber agua.
Al afectar el desarrollo de las radículas, estos herbicidas interfieren con el establecimiento inicial de la plántula y reducen su capacidad de adquirir agua y nutrientes del suelo.
Su actividad se relaciona principalmente con la germinación y las primeras etapas de crecimiento, razón por la que la aplicación debe coincidir con la presencia de semillas o plántulas en desarrollo temprano.
Inhibidores de brotes
Los inhibidores de brotes constituyen el segundo grupo dentro de los inhibidores del crecimiento de plántulas.
Su acción se manifiesta sobre los tejidos jóvenes que darán origen a los brotes y hojas de la planta.
Cuando estos tejidos no se desarrollan adecuadamente, la plántula pierde la capacidad de emerger y competir con el cultivo.
La aplicación de estos herbicidas corresponde principalmente a tratamientos de presiembra o preemergencia, debido a que tienen muy poca actividad foliar.
Reguladores del crecimiento
Los reguladores del crecimiento incluyen a las familias químicas: fenoxicarboxílicos, benzoicos, piridincarbo-xílicos y quinolincarboxílicos (Cavanaugh et al., 1998; Devine et al., 1993).
El modo de acción de los reguladores del crecimiento incluye la epinastia o retorcimiento de pecíolos y tallos (Figura 1), la formación de callosidades, la malformación de hojas y finalmente la necrosis y muerte de la planta.
La acción de estos herbicidas es lenta y requiere de una a dos semanas para matar a las plantas.
Esta respuesta refleja una alteración profunda de los procesos de crecimiento y desarrollo, más que una destrucción inmediata de los tejidos tratados.
Esta clase de herbicidas son usados principalmente para el control de especies dicotiledóneas u “hojas anchas” anuales y perennes en gramíneas.
Una excepción es el 2,4-DB utilizado para el control de hojas anchas en leguminosas.
Aunque los reguladores del crecimiento se absorben por hojas y raíces y se transportan por el floema y xilema, su uso principal es en postemergencia a cultivo y maleza (Sterling et al, 2005).
Los herbicidas del grupo de los reguladores del crecimiento tienen un mecanismo de acción múltiple e indeterminado, pero se sabe que alteran el balance hormonal normal de las plantas que regula procesos como la división y elongación celular, la síntesis de proteínas y la respiración.
Por lo anterior, estos herbicidas son también conocidos como “hormonales” (Baumann et al., 1998).
La alteración simultánea de la división celular y la elongación celular puede producir tejidos deformados, crecimiento desorganizado y pérdida progresiva de la funcionalidad de la planta.
La selectividad de esta clase de herbicidas se basa tanto en la absorción y transporte por las plantas tratadas, como en su estado de desarrollo, ya que las plantas son más susceptibles a los reguladores de crecimiento en épocas de intensa división celular (Peterson et al., 2001).
Este aspecto es especialmente importante en los tejidos jóvenes, donde la actividad meristemática es elevada y la planta depende de una regulación precisa del crecimiento.
Síntomas asociados con la alteración del crecimiento
Los síntomas de daño a gramíneas cultivadas incluyen el enrollamiento de hojas o “acebollamiento”, la “cristalización” de tallos, los que se quiebran fácilmente, la curvatura de tallos la fusión de raíces, la distorsión espigas y la esterilidad de flores.
La epinastia o retorcimiento de pecíolos y tallos constituye uno de los síntomas característicos.
La formación de callosidades, la malformación de hojas, la curvatura de tallos, la fusión de raíces y la distorsión de espigas muestran que el crecimiento ocurre de manera irregular.
La progresión de los daños puede terminar en necrosis y muerte de la planta.
La Figura 1 muestra la epinastia causada por 2,4-D en polocote Helianthus annuus L.
La Figura 2 muestra malformaciones en hojas o “acebollamiento” causado por 2 4 D en sorgo.
La Figura 3 muestra curvatura de tallos en sorgo causada por 2,4-D.
La Figura 4 muestra daño a raíces de sorgo causado por la aplicación tardía de 2,4-D.
La Figura 5 muestra distorsión de espigas de trigo.
La Figura 6 muestra una planta de algodonero con síntomas de daño.
Factores que modifican la susceptibilidad
Los daños de los reguladores de crecimiento se acentúan en períodos de alta humedad en el suelo y alta temperatura (Sterling et al., 2005).
Estos herbicidas son fácilmente acarreados por el viento a cultivos sensibles por lo que se deben utilizar con precaución.
Los herbicidas de la familia de los fenoxicarboxílicos se formulan como ésteres o sales aminas.
Los ésteres son volátiles y pueden causar daños a cultivos sensibles por el acarreo de vapores, mientras que las sales amina tienen baja volatilidad.
Además, el equipo de aspersión debe ser cuidadosamente lavado para evitar daños a otros cultivos.
La respuesta de las plantas tratadas depende de la dosis, la forma y la época de aplicación, así como del estado de desarrollo del cultivo y de la maleza.
Persistencia y comportamiento en el suelo
En general, los reguladores de crecimiento no dejan residuos en el suelo que afecten la rotación de cultivos por un tiempo prolongado.
Sin embargo, el picloram es soluble en agua y es persistente en el suelo, por lo que debe evitarse su uso en suelos arenosos con mantos freáticos poco profundos (Cavanaugh et al., 1998).
La textura, el pH y la materia orgánica pueden afectar la cantidad de herbicida disponible en el suelo para controlar la maleza.
Esta interacción es especialmente relevante en aplicaciones al suelo, mientras que los tratamientos foliares dependen en mayor medida de la absorción, el transporte y las condiciones ambientales posteriores a la aplicación.
Relación entre aplicación y división celular
La época de aplicación debe corresponder con el proceso fisiológico que se desea interrumpir.
Los inhibidores del crecimiento de plántulas actúan poco después de la germinación y antes de la emergencia, cuando las radículas y los brotes están formándose.
Los reguladores del crecimiento son particularmente activos sobre plantas que atraviesan períodos de intensa división celular.
Por ello, una misma clase de herbicida puede mostrar respuestas diferentes según la especie, el estado de desarrollo, la dosis, la absorción y las condiciones ambientales.
Los tratamientos preemergentes se orientan a impedir el establecimiento de la maleza, mientras que los postemergentes se aplican sobre malezas ya visibles y, en la mayoría de los casos, durante sus primeros estados de desarrollo.
La selectividad al cultivo puede ser tanto posicional como fisiológica.
La selectividad fisiológica depende de las diferencias entre el cultivo y la maleza en absorción, transporte, metabolismo y sensibilidad al herbicida.
La selectividad posicional depende de la ubicación de la semilla o de las raíces respecto a la zona del suelo con alta concentración de herbicida.
Importancia de la nomenclatura y la formulación
Generalmente existe confusión al referirse al nombre de un herbicida, debido a que la etiqueta de un herbicida contiene tres nombres: el nombre químico, el nombre común y el nombre comercial.
Por ejemplo, el herbicida de nombre comercial Gesaprim, tiene el nombre común de atrazina, que es su ingrediente activo, y el nombre químico de 6-cloro-N-etil-N´-(1-metil-etil)-1,3,5, triazina-2,4-diamina.
Los nombres comerciales son usados por las empresas de agroquímicos para promocionar la venta de sus marcas comerciales y comúnmente son los nombres más conocidos de los herbicidas.
Las compañías de agroquímicos obtienen una patente para sus nuevos herbicidas antes de introducirlos al mercado y tienen el uso exclusivo de los mismos durante los 17 años que siguen a la aprobación de la patente (Caseley, 1996; Murphy, 1999).
Después de que expiran estas patentes, otras compañías pueden acceder al mercado con esos herbicidas, sin embargo, deben utilizar un nombre comercial diferente.
Los herbicidas se comercializan generalmente en formulaciones líquidas o sólidas dependiendo de la solubilidad en agua del ingrediente activo y de su forma de aplicación.
La formulación del herbicida se indica en la etiqueta del producto y se designa por una o varias letras después del nombre comercial.
En la etiqueta del herbicida también se indica la cantidad de ingrediente activo en porcentaje y en gramos de ingrediente activo por litro o kilogramo del producto comercial.
La mayoría de los herbicidas comerciales están formulados con un solo ingrediente activo, pero algunos consisten de la mezcla de dos o más ingredientes activos, por lo que es importante conocer los nombres comunes de los mismos.
Para elegir correctamente un herbicida relacionado con la división celular, es necesario identificar el ingrediente activo, la familia química, el modo de acción, la formulación y la época de aplicación.
Ruptura de membranas celulares y otros modos de acción
La clasificación por modo de acción incluye otras clases que ayudan a diferenciar los efectos sobre las plantas:
- Reguladores del crecimiento.
- Inhibidores del crecimiento de plántulas.
- Inhibidores de la fotosíntesis.
- Inhibidores de la síntesis de lípidos.
- Rompen membranas celulares.
- Desconocidos.
Los herbicidas dentro del modo de acción de ruptura de las membranas celulares reaccionan dentro de la planta para formar compuestos como superóxidos y radicales hidroxilo, los cuales luego destruyen las membranas celulares.
Estos herbicidas por lo general no se transportan por lo que sólo afectan áreas de las plantas con las que entran en contacto, si bien luego de penetrar a las células de esas áreas.
Las familias de herbicidas dentro de este modo de acción incluyen: difenileter, aril triazolinonas, fenilpthalamidas, y bipiridilos.
Esta acción se diferencia de la inhibición del crecimiento de plántulas y de la alteración hormonal porque la ruptura de membranas celulares produce un daño localizado y rápido en los tejidos expuestos.
Uso eficiente y manejo responsable
El control químico es una de las principales herramientas en la agricultura moderna (Anderson, 1996), pero debe integrarse con prácticas mecánicas, culturales y biológicas.
La elección de la época de aplicación debe considerar si la maleza está presente antes de la siembra, si se busca impedir su emergencia o si ya emergió junto con el cultivo.
La aplicación de herbicidas PS foliares, PRE y POST responde a condiciones diferentes y no debe considerarse intercambiable.
En los tratamientos PRE, la dosis se ajusta según el tipo de suelo y la materia orgánica, requiriendo una mayor dosis en suelos arcillosos y con alto contenido de materia orgánica.
En los tratamientos POST, la velocidad del viento, la temperatura del aire, la humedad relativa y la presencia de lluvia influyen en la actividad del herbicida.
La maleza debe encontrarse en sus primeros estados de desarrollo cuando se utilicen herbicidas POST, porque en esa etapa es más susceptible y su competencia con el cultivo es mínima.
Los herbicidas no selectivos deben utilizarse en terrenos sin cultivo o evitando el contacto con las plantas cultivadas.
Los herbicidas de contacto requieren un buen cubrimiento de la maleza, mientras que los sistémicos deben ser absorbidos y transportados a toda la planta para alcanzar raíces y otros órganos subterráneos.
Los herbicidas fácilmente acarreados por el viento deben utilizarse con precaución para evitar daños a cultivos sensibles.
El equipo de aspersión debe ser cuidadosamente lavado para evitar daños a otros cultivos.
El uso eficiente también requiere considerar la residualidad, el cambio de especies de maleza y el desarrollo de biotipos de maleza resistentes a herbicidas.
Modo y Mecanismo de Accion de Herbicidas con enfasis en la fisiologia de las plantas
La comprensión de la absorción, el transporte, el sitio de acción y los síntomas permite relacionar el efecto observado con el proceso fisiológico afectado.
Esta información favorece programas de control químico de maleza más eficientes y reduce los posibles efectos negativos del uso de herbicidas.
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