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Lexikon der Biologie: Herbizide

Herbizide [von *herbi- , latein. -cida = -töter], Pflanzenvertilgungsmittel, Pflanzenbekämpfungsmittel, Unkrautvernichtungsmittel, biologisch aktive chemische Verbindungen zur Abtötung von Pflanzen oder Pflanzenteilen, insbesondere zur Bekämpfung von Unkräutern und Ungräsern ( vgl. Tab. ).

Eine Unterteilung der Herbizide kann nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen:
a) Selektivität: Totalherbizide wirken unspezifisch und vernichten jeglichen Pflanzenwuchs, Semitotalherbizide dagegen nur krautige oder noch nicht verholzte Pflanzen. Selektivherbizide (selektive Herbizide) verbinden eine hohe herbizide Wirksamkeit gegen die Schadpflanze mit einer hohen Verträglichkeit gegenüber bestimmten Kulturpflanzen (z.B. gegen die großblättrigen Dikotylen in einem Feld mit Monokotylen [z.B. Weizen]). Je nach Zielgruppe der zu bekämpfenden Pflanzen kann man auch von Graminiziden (gegen unerwünschte Gräser und andere Einkeimblättrige), Arboriziden (gegen unerwünschte Holzgewächse) oder Algiziden (gegen Algen) sprechen. Mittel, die nur das Abfallen von Blättern bewirken, heißen Entlaubungsmittel oder Defoliantien. Ursachen der Wirkungsselektivität sind Applikationsverfahren, die zu einer räumlichen Trennung von Herbizid und Kulturpflanzen führen, morphologisch-anatomische Unterschiede zwischen Kultur- und Unkrautpflanzen sowie einerseits artspezifische Entgiftungsmechanismen (Entgiftung) der Pflanze, andererseits Fälle, in denen die Pflanze aus der applizierten Chemikalie durch letale Synthese den eigentlichen Wirkstoff erst erzeugt.
b) Aufnahmeort: Herbizide können ihre Wirkung direkt an der Kontaktstelle mit der Pflanze (Kontaktherbizide) oder erst nach der Aufnahme in die Pflanze (translokale Herbizide oder systemische Herbizide) entfalten. Die Aufnahme der Herbizide kann über die Wurzel (Bodenherbizide) oder durch oberirdische Teile (Blattherbizide) erfolgen.
c) Zeitpunkt: Auch der Anwendungstermin kann ein Kriterium für die Effektivität des Herbizids sein: dabei unterscheidet man in Bezug auf das Entwicklungsstadium der Kulturpflanze Vorsaatherbizide, Vorauflaufherbizide und Nachauflaufherbizide.
d) Chemische Struktur: Standen bis in das 19. Jahrhundert nur anorganische Verbindungen der Unkrautbekämpfung zur Verfügung (z.B. Eisen(III)-sulfat, Kupfer(II)-sulfat, Natriumchlorat), so wurden sie im Laufe der Entwicklung der chemischen Industrie fast vollständig durch organische Herbizide (mit mehr oder weniger ausgeprägter Selektivität) ersetzt. Die wichtigsten Gruppen der nach der Wirkstoffkonfiguration zusammengefaßten Herbizide – mit in der Regel auch übereinstimmenden Eigenschaften, z.B. in der Wirkungsweise – sind:
1) Acylanilin-Herbizide: z.B. Propyzamid, Alachlor, Metolachlor, Propachlor. 2) Carbonsäure-Herbizide: Herbizide, die auf Carbonsäuren mit heterocyclischen Fünfer-Ringen basieren; z.B. Isocarbamid. 3) Bipyridylium-Herbizide: Herbizide, die als Salze quartärer heterocyclischer Ammoniumverbindungen aufzufassen sind und als schnell wirksame Kontaktherbizide eingesetzt werden; im Boden werden sie adsorbiert und relativ schnell abgebaut; z.B.: Diquat, Paraquat. 4) Halogencarbonsäure-Herbizide: Herbizide, die als Derivate der chlorierten Carbonsäuren angesehen werden können; sie werden besonders wegen ihrer guten Wirkung zur Elimination unerwünschter Grasarten eingesetzt; z.B. Dalapon, TCA. 5) Harnstoff-Herbizide: z.B.: Diuron, Buturon, Chlorbromuron, Chloroxuron, Chlortoluron, Ethidimuron, Fenuron, Fluometuron, Isoproturon, Linuron, Metoxuron, Monolinuron, Monuron, Neburon, Siduron, Methabenzthiazuron, Metobromuron, Thiazafluron (Acylanilin- und Harnstoff-Herbizide werden manchmal auch als Phenylamid-Herbizide zusammenfaßt). 6) Nitranilin-Herbizide: Herbizide, die sich von 2,6-Dinitroanilin ableiten; z.B.: Nitralin, Pendimethalin, Trifluralin. 7) Nitrophenol-Herbizide: Herbizide, die als Derivate des Nitrophenols bzw. Dinitrophenols aufgefaßt werden können; z.B.: Nitrofen, Bromfenoxin, Dinoseb, Dinoseb-acetat, Dinoterb, DNOC. 8) phosphororganische Herbizide: Vertreter der organischen Phosphorsäureester mit Herbizidwirkung; z.B.: Fosamin-Ammoniumsalz. 9) Pyridazin-Herbizide: Herbizide, die chemisch einen heterocyclischen Sechsring mit 2 Stickstoffatomen darstellen (halogenierte Pyridazinon-Derivate); z.B.: Chloridazon, Maleinsäurehydrazid. 10) Thiocarbamat-Herbizide: Herbizide, die als Bodenherbizide eingesetzt werden und nach der Aufnahme die Lipidbiosynthese in der Pflanze hemmen; z.B.: Cycloat, Diallat, EPTC, Triallat, Butylat. 11) Triazin-Herbizide: Herbizide, die als Derivate der symmetrischen 1,3,5-Triazine betrachtet werden können; sie spielen neben den Wuchsstoff-Herbiziden die bedeutendste Rolle unter den Herbiziden; z.B.: Atrazin, Propazin, Prometon, Simazin, Methoprotryn, Triazine. 12) Uracil-Herbizide: Herbizide, die als Abkömmlinge des Pyrimidins einen heterocyclischen Sechsring aufweisen (z.B. Bromacil, Lenacil, Terbacil). 13) Wuchsstoff-Herbizide: sehr bedeutsame Herbizide, die das Pflanzenwachstum beeinflussen und als Derivate der Phenoxycarbonsäuren (Essigsäure usw.) anzusehen sind (z.B. 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure [2,4-D], 2,4,5-Trichlorphenoxyessigsäure [2,4,5-T], Dichlorprop, MCPA, MCPB, Mecoprop, β-Indolyl-Essigsäure und Verwandte, Dicamba, Picloram, Bromoxynil, Ioxynil). – Eine bisher wenig verwirklichte Methode ist der Einsatz von Mykoherbiziden.

e) Wirkungsweise: Herbizide wirken entweder allgemein ätzend, oder ihre Wirkungsweise ist systemisch, d.h. beruht auf der Beeinflussung elementarer Stoffwechselsysteme in der Pflanze. Hauptangriffspunkte sind dabei Photosynthese (Photosynthesehemmer, Bleichherbizide), Zell-Atmung (Atmungshemmer), die Biosynthese von Carotinoiden, Lipiden und Aminosäuren sowie der Auxine (Wuchsstoffhemmer). Herbizide können auch die Keimung und Mitose hemmen (Keimungshemmer und Mitosehemmer) oder durch Veränderung der Durchlässigkeit der Membranen Störungen des pflanzlichen Stoffwechsels bewirken. Einige Wirkstoffe greifen an mehreren Stellen in die Reaktionsläufe ein. Translokale Herbizide rufen durch physiologische Störungen ein Absterben der Pflanze hervor. Sie wirken in vielen Fällen als Inhibitoren des photosynthetischen Elektronentransports (ca. 50% aller verwendeten Herbizide interagieren mit Reaktionen der Photosynthese). Z.B. inhibieren DCMU [3-(3,4-Dichlorphenyl)-1,1-dimethylharnstoff] und andere Harnstoffderivate, Triazine und phenolische Verbindungen durch ihre Bindung an das Herbizid-bindende Protein des Photosystems II den Elektronentransport. Andere Substanzen verhindern die Bildung von Sauerstoff oder den Elektronenfluß in Richtung des Photosystems I.

Herbizide sind die quantitativ bedeutendste Gruppe von Pestiziden geworden. In Deutschland wurden 1996 ca. 17.000 t Herbizide eingesetzt, die hier vorwiegend im Getreide-, Rüben-, Mais-, Raps- und Kartoffelbau angewendet werden (weniger im Grünland). Trotz großer Erfolge in der Herbizidforschung bleiben die Herbizide auch für die Tierwelt und den Menschen zumindest gesundheitsschädlich (Akkumulierung). Herbizide werden durch unsachgemäße Anwendung und schlechte chemische oder biologische Abbaubarkeit für landwirtschaftliche Böden und Trinkwasserversorgung (Wasseraufbereitung) zu einem wachsenden Problem. Bei der klassischen Anwendung von selektiven Herbiziden in der Landwirtschaft besteht zudem das Problem, daß die angebaute Kulturpflanze im Gegensatz zu den unerwünschten, konkurrierenden Pflanzen nicht oder nur kaum angegriffen werden soll. Hierdurch schränkt sich die Zahl der effektiv einsetzbaren selektiven Präparate stark ein. Totalherbizide, die alle Pflanzen angreifen, haben den Nachteil, daß sie derzeit nur zwischen den Fruchtfolgen eingesetzt werden können. Einige von diesen, wie z.B. Glyphosat oder Phosphinothricin, weisen jedoch mindestens 2 Vorteile auf: 1) Sie besitzen nur eine geringe akute und chronische Toxizität gegenüber Wirbeltieren und dem Menschen. 2) Sie sind relativ kurzlebig und biologisch abbaubar. Ein (zum Teil kontrovers diskutiertes) Aufgabengebiet pflanzlicher Gentechnologie ist daher die Entwicklung von gegenüber Totalherbiziden resistenten Pflanzen. Dabei werden für Resistenzen gegen diese Wirkstoffe codierende Gene, vor allem aus Mikroorganismen, isoliert und in wichtige Kulturpflanzen, z.B. Mais oder Weizen, funktionell eingebracht. Resistente Pflanzen können dann eine gezielte Ausbringung von Totalherbiziden auch während ihres Wachstums überleben, während nicht resistente Unkräuter absterben. Allerdings besteht die Gefahr, daß die Einführung von transgenen Pflanzen mit Herbizidresistenz ebenso wie die Anwendung von sog. safenern zu einem vermehrten Herbizideinsatz führt. Biopestizide.

B.St./A.Se.

Lit.: Hock, B. et al.: Herbizide. Entwicklung, Anwendung, Wirkungen, Nebenwirkungen. Stuttgart – New York 1995.

Herbizide

Herbizidstrukturen und Wirkorte



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