कृषि हर्बिसाइड 2 4 डी डी एम ए नमक अनाज में व्यापक पत्ते की खरपतवार नियंत्रण के लिए सिंथेटिक ऑक्सिन हर्बिसाइड

पहली बार 1941 में अमेरिकी और ब्रिटिश अनुसंधान टीमों द्वारा युद्धकालीन कृषि कार्यक्रमों के दौरान संश्लेषित, 2,4-डाइक्लोरोफेनोक्सीएसिटिक एसिड डाइमिथाइलमाइन सॉल्ट—2,4-डी डीएमए सॉल्ट (CAS 2008-39-1)—दुनिया का पहला सफल चयनात्मक शाकनाशी बनकर उभरा और इसने आधुनिक कृषि को मौलिक रूप से बदल दिया। एचआरएसी ग्रुप 4 के तहत एक सिंथेटिक ऑक्सिन शाकनाशी के रूप में वर्गीकृत, इसने अनाज, गन्ना, टर्फग्रास, चारागाह, वानिकी और गैर-फसल औद्योगिक भूमि में 75 से अधिक वर्षों से वैश्विक खरपतवार प्रबंधन को आकार दिया है। इसकी स्थायी लोकप्रियता लगातार प्रभावशीलता, सूत्रीकरण सुरक्षा, अनुमानित पर्यावरणीय व्यवहार और असाधारण लागत-प्रभावशीलता के सिद्ध संतुलन से उपजी है—यह सब सहकर्मी-समीक्षित वैज्ञानिक अनुसंधान के दशकों द्वारा मान्य है।

आज, 2,4-डी दुनिया भर में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले शाकनाशियों में से एक बना हुआ है, जिसमें सक्रिय घटक के लगभग 25,000 मीट्रिक टन का वार्षिक वैश्विक अनुप्रयोग अनुमानित है। यह 90 से अधिक देशों में पंजीकृत है, और डीएमए सॉल्ट सूत्रीकरण विश्व स्तर पर बेचे जाने वाले 2,4-डी उत्पादों का सबसे बड़ा हिस्सा है। शाकनाशी-प्रतिरोधी फसल प्रणालियों के उदय ने 2,4-डी की रणनीतिक महत्ता को मजबूत किया है, क्योंकि यह ग्लाइफोसेट और अन्य सामान्य शाकनाशी वर्गों के प्रतिरोधी खरपतवारों के प्रबंधन के लिए एक वैकल्पिक क्रिया विधि प्रदान करता है।

शाकनाशी गतिविधि आणविक स्तर पर एक सुरुचिपूर्ण बायोमिमेटिक तंत्र के माध्यम से संचालित होती है। उच्च पौधों में, इंडोल-3-एसिटिक एसिड (आईएए) प्राथमिक अंतर्जात ऑक्सिन हार्मोन के रूप में कार्य करता है, जो जैवसंश्लेषण, संयुग्मन, परिवहन और गिरावट मार्गों द्वारा बनाए गए कसकर नियंत्रित सांद्रता श्रेणियों के भीतर कोशिका वृद्धि, विभाजन, संवहनी विभेदन और जड़ विकास को नियंत्रित करता है।

2,4-डी आईएए के एक शक्तिशाली संरचनात्मक और कार्यात्मक एनालॉग के रूप में कार्य करता है जो समान टीआईआर1/एएफबी ऑक्सिन रिसेप्टर प्रोटीन से बंधता है, लेकिन पौधे के सामान्य होमियोस्टैटिक तंत्र द्वारा चयापचय या विनियमित नहीं किया जा सकता है। एक बार पत्ती क्यूटिकल्स और जड़ एपिडर्मिस के माध्यम से अवशोषित होने के बाद, यह फ्लोएम और जाइलम दोनों ऊतकों के माध्यम से व्यवस्थित रूप से चलता है, जो मेरिस्टेमेटिक बढ़ते बिंदुओं में जमा होता है। निरंतर रिसेप्टर सक्रियण बड़े पैमाने पर ट्रांसक्रिप्शनल रीप्रोग्रामिंग को ट्रिगर करता है, जिससे अनियंत्रित कोशिका विभाजन, असामान्य संवहनी प्रसार, अत्यधिक एथिलीन जैवसंश्लेषण और अंततः विनाशकारी विकास व्यवधान होता है।

संवेदनशील चौड़ी पत्ती वाले खरपतवार 24–72 घंटों के भीतर विशिष्ट लक्षण दिखाते हैं: नीचे की ओर पत्ती का मुड़ना (एपिनैस्टी), तने का मुड़ना और सूजना, जड़ का मोटा होना, क्लोरोसिस और ऊतक परिगलन। संवहनी पतन पोषक तत्व परिवहन को बंद कर देता है, जिससे आमतौर पर 7–14 दिनों के भीतर पौधे की मृत्यु हो जाती है। वोल्फ एट अल। (1992) ने यह प्रदर्शित करने के लिए ¹⁴C-रेडियोलेबल 2,4-डी डीएमए का उपयोग किया कि छोटी स्प्रे बूंदें स्थानांतरण दक्षता में सुधार करती हैं, जबकि अत्यधिक उच्च सांद्रता विरोधाभासी रूप से आंतरिक गति को कम करती हैं—ये निष्कर्ष आज भी सटीक अनुप्रयोग तकनीक का मार्गदर्शन करते हैं।

उपलब्ध कई 2,4-डी सूत्रीकरणों में से—विभिन्न एस्टर, सोडियम सॉल्ट, डाइथेनॉलमाइन सॉल्ट, आइसोप्रोपिलमाइन सॉल्ट और कोलीन सॉल्ट—डाइमिथाइलमाइन सॉल्ट ने सम्मोहक वैज्ञानिक कारणों से बाजार में प्रभुत्व हासिल किया है। सबसे महत्वपूर्ण लाभ एस्टर सूत्रीकरणों की तुलना में नाटकीय रूप से कम अस्थिरता है। पारंपरिक एस्टर-आधारित उत्पाद, विशेष रूप से छोटी-श्रृंखला वाले एस्टर, गर्म परिस्थितियों में वाष्पीकृत हो सकते हैं और हवा की दिशा में कई किलोमीटर तक बह सकते हैं, जिससे कपास, अंगूर, टमाटर, सोयाबीन और बागवानी प्रजातियों सहित संवेदनशील फसलों को गंभीर ऑफ-टारगेट क्षति हो सकती है।

डीएमए सॉल्ट सूत्रीकरण, जो पूरी तरह से पानी में घुलनशील और सामान्य क्षेत्र की स्थितियों में गैर-वाष्पशील है, लगभग सभी वाष्पशील बहाव क्षमता को समाप्त करता है। यह मिश्रित-फसल वाले क्षेत्रों, आवासीय क्षेत्रों और पर्यावरण की दृष्टि से संवेदनशील क्षेत्रों के लिए पसंदीदा है। यू.एस. ईपीए ने अपने 2005 के पुन: पंजीकरण निर्णय में पुष्टि की कि 2,4-डी डीएमए नम मिट्टी और पानी में तेजी से और अनुमानित रूप से अलग हो जाता है, जिसमें स्थलीय और जलीय पारिस्थितिक तंत्र में अच्छी तरह से चित्रित गिरावट मार्ग होते हैं। अतिरिक्त लाभों में उत्कृष्ट भंडारण स्थिरता, व्यापक टैंक-मिक्स संगतता और सीधी हैंडलिंग शामिल है जो ऑपरेटर जोखिम को कम करती है।

घास फसलों और चौड़ी पत्ती वाले खरपतवारों के बीच उल्लेखनीय चयनात्मक विषाक्तता मौलिक जैव रासायनिक अंतर पर टिकी हुई है। गेहूं, मक्का, ज्वार और गन्ना सहित घास वाली फसलें विशेष साइटोक्रोम पी450 मोनोऑक्सीजिनेज एंजाइमों से युक्त होती हैं जो 2,4-डी को जैविक रूप से निष्क्रिय डेरिवेटिव में तेजी से हाइड्रोक्सिलेट करती हैं, जिन्हें बाद में शर्करा के साथ संयुग्मित किया जाता है और कोशिका रिक्तिका में अलग कर दिया जाता है। यह कुशल विषहरण इन फसलों को मानक क्षेत्र दरों के प्रति उच्च प्राकृतिक सहनशीलता देता है।

ईएफएसए 2014 सहकर्मी समीक्षा ने अनाज और मक्का अनुप्रयोगों के लिए मजबूत विष विज्ञान संदर्भ मूल्यों की स्थापना की, जो अच्छी कृषि प्रथाओं के तहत स्वीकार्य ऑपरेटर जोखिम स्तर और उपभोक्ता आहार जोखिम मार्जिन की पुष्टि करता है। इसके विपरीत, डाइकोटिलेडोनस प्रजातियों में आम तौर पर ये विशिष्ट पी450 एंजाइमों की कमी होती है और वे 2,4-डी को कुशलतापूर्वक चयापचय नहीं कर पाती हैं। यहां तक कि ट्रेस बहाव सांद्रता भी महत्वपूर्ण फाइटोटॉक्सिसिटी का कारण बन सकती है, जिसके लिए सख्त बफर जोन, बहाव-कम करने वाले नोजल और मौसम पर निर्भर अनुप्रयोग शेड्यूलिंग की आवश्यकता होती है।

एक अच्छी तरह से प्रलेखित व्यावहारिक चुनौती कठोर जल विरोध है। पैटन एट अल। (पर्ड्यू विश्वविद्यालय, 2011) ने वीड टेक्नोलॉजी में प्रदर्शित किया कि कठोर भूजल में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनिक रूप से अलग 2,4-डी अणुओं के साथ बंधते हैं, खराब घुलनशील परिसर बनाते हैं जो डेन्डेलियन और ब्रॉडलीफ प्लांटैन जैसे खरपतवारों पर पर्ण अवशोषण और प्रभावकारिता को कम करते हैं।

उनके शोध ने साबित किया कि अमोनियम सल्फेट (एएमएस) को टैंक-मिक्स सहायक के रूप में जोड़ने से यह विरोध पूरी तरह से उलट जाता है, क्योंकि अमोनियम आयन कैल्शियम और मैग्नीशियम को बाइंडिंग स्थितियों के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। शॉर्टजेन और पैटन (2020) ने इस काम का विस्तार किया, व्यवस्थित रूप से कई सूत्रीकरणों की तुलना की और पुष्टि की कि सभी पानी में घुलनशील अमाइन लवण विभिन्न डिग्री तक कठोर जल विरोध का अनुभव करते हैं, जबकि पानी में अघुलनशील एस्टर सूत्रीकरण अप्रभावित रहते हैं—उच्च-खनिज जल क्षेत्रों में आवेदकों के लिए महत्वपूर्ण मार्गदर्शन।

2,4-डी डीएमए सॉल्ट मानव स्वास्थ्य के दृष्टिकोण से सबसे अच्छी तरह से चित्रित कृषि रसायनों में से एक है, जिसमें सात दशकों का व्यावसायिक, महामारी विज्ञान और प्रयोगशाला डेटा है। डब्ल्यूएचओ ने 30 μg/L का पीने योग्य-जल दिशानिर्देश मान स्थापित किया है, जो अपेक्षाकृत कम तीव्र मौखिक विषाक्तता (चूहा एलडी₅₀ ≈ 700 मिलीग्राम/किग्रा, डब्ल्यूएचओ क्लास III—थोड़ा खतरनाक) को दर्शाता है।

टॉक्सिकोकैनेटिक अध्ययनों से पता चलता है कि मौखिक जोखिम के बाद 2,4-डी डीएमए को तेजी से और लगभग पूरी तरह से अवशोषित किया जाता है, जिसमें 90% से अधिक 28 घंटे के भीतर मूत्र में अपरिवर्तित उत्सर्जित होता है और वसा ऊतकों में कोई महत्वपूर्ण जैव संचय नहीं होता है। त्वचीय अवशोषण काफी कम है, जिसका अनुमान पांच दिनों में 10–15% है। यू.एस. ईपीए ने 2005 में 2,4-डी को "मनुष्यों के लिए कैंसरकारी होने की संभावना नहीं" के रूप में वर्गीकृत किया, जबकि आईएआरसी ने इसे ग्रुप 2बी (संभवतः कैंसरकारी) के रूप में वर्गीकृत किया, यह देखते हुए कि अधिकांश सकारात्मक महामारी विज्ञान संबंध सीधे कारणता प्रदर्शित करने के बजाय सह-एक्सपोजर द्वारा भ्रमित होने की संभावना है।

पर्यावरणीय रूप से, 2,4-डी डीएमए सही ढंग से लागू होने पर आम तौर पर अनुकूल विशेषताओं को प्रदर्शित करता है। एरोबिक मिट्टी की स्थितियों के तहत, विशिष्ट क्षेत्र अर्ध-जीवन 10–40 दिनों तक होता है जो मिट्टी के प्रकार, तापमान, नमी और माइक्रोबियल समुदायों पर निर्भर करता है, जिसमें गिरावट मुख्य रूप से माइक्रोबियल चयापचय के माध्यम से होती है। प्रमुख मार्गों में साइड-चेन क्लीवेज शामिल है जो 2,4-डाइक्लोरोफेनोल, रिंग हाइड्रॉक्सिलेशन और अंततः कार्बन डाइऑक्साइड तक पूर्ण खनिजकरण का उत्पादन करता है।

जलीय प्रणालियों में, 2,4-डी खाद्य श्रृंखलाओं में जैव संचय नहीं करता है और क्षेत्र दरों पर मछली और अधिकांश अकशेरुकी जीवों के लिए व्यावहारिक रूप से गैर-विषाक्त है। बॉयल 1980 के प्रायोगिक तालाब अध्ययन में पाया गया कि अनुशंसित जलीय दरों ने वास्तव में प्लैंकटन उत्पादन को उत्तेजित किया और यहां तक कि बेहतर खाद्य जाल के माध्यम से मछली के विकास को भी बढ़ाया, हालांकि वनस्पति हटाने से स्वाभाविक रूप से मैक्रोइनवर्टेब्रेट समुदायों के लिए आवास संरचना बदल जाती है। अमाइन सॉल्ट सूत्रीकरण जलीय जीवों के लिए एस्टर सूत्रीकरण की तुलना में काफी कम विषाक्त है, जो जल निकायों के पास एक अतिरिक्त पर्यावरणीय लाभ प्रदान करता है।

जैसे-जैसे कृषि एकीकृत खरपतवार प्रबंधन और शाकनाशी प्रतिरोध शमन की ओर विकसित हो रही है, 2,4-डी डीएमए सॉल्ट एक मूलभूत उपकरण बना हुआ है। घास-चयनात्मक शाकनाशियों, ग्लाइफोसेट, ग्लूफोसिनेट और अन्य सक्रिय अवयवों के साथ इसकी संगतता विविध टैंक-मिक्स और रोटेशन रणनीतियों को सक्षम बनाती है जो प्रतिरोध चयन दबाव को कम करते हुए नियंत्रण स्पेक्ट्रम को व्यापक बनाती है।

कम प्रति-इकाई लागत, स्थापित सुरक्षा और 90+ देशों में अनुमोदन के साथ, यह क्लासिक शाकनाशी वैश्विक खाद्य सुरक्षा, टर्फ प्रबंधन, औद्योगिक वनस्पति नियंत्रण और चारागाह प्रबंधन का समर्थन करना जारी रखता है—कृषि रसायन विज्ञान के सबसे गहरे वैज्ञानिक अनुसंधान निकायों में से एक द्वारा समर्थित।

• यू.एस. ईपीए (2005) पुन: पंजीकरण पात्रता निर्णय
• वोल्फ एट अल। (1992) वीड साइंस
• ईएफएसए (2014) ईएफएसए जर्नल
• पैटन एट अल। (2011) वीड टेक्नोलॉजी
• डब्ल्यूएचओ (2003) पीने योग्य-जल दिशानिर्देश
• शॉर्टजेन और पैटन (2020) वीड टेक्नोलॉजी
• बॉयल (1980) पर्यावरण प्रदूषण
• आईएआरसी (2015) मोनोग्राफ वॉल्यूम 113