Racun rumpai

Racun rumpai ialah racun makhluk perosak yang digunakan untuk membunuh rumpai dan tumbuhan yang tak dikehendaki.^[1] Terdapat dua sifat racun rumpai iaitu selektif (memilih) dan tidak selektif (tidak memilih). Racun rumpai selektif hanya mematikan rumpai atau spesis rumpai tertentu sahaja manakala meninggalkan tanaman dalam keadaan terkawal. Sesetengah tindakan ini adalah dengan mengganggu pertumbuhan rumpai dan selalunya bersifat "peniruan" hormon tumbuhan. Pemilihan mungkin disebabkan oleh translokasi, penyerapan berbeza, perbezaan fizikal (morfologi) atau fisiologi antara spesies tumbuhan.Antara contoh racun rumpai selektif adalah seperti 2,4-D dan imazapic.Racun rumpai tidak selektif bertindak terhadap spesies tumbuhan tertentu dan mematikan tumbuhan yang terkena racun. Ia digunakan untuk membersihkan tapak perindustrian, tanah sisa, kereta api dan benteng keretapi. Paraquat, glufosinate, glyphosate adalah racun rumpai tidak selektif. Ia membunuh semua jenis tumbuhan tersentuh olehnya. Kuantiti sedikit digunakan di perhutanan, sistem pastura dan pengurusan kawasan yang terdapat hidupan liar seperti di Zoo.

Sesetengah tumbuhan menghasilkan racun rumpai secara semula jadi seperti genus Juglans (walnut), atau pokok Syurga; tindakan seperti ini atau beberapa interaksi kimia berkaitan digelar alelopati.

Racun rumpai digunakan secara meluas dalam bidang pertanian dan pengurusan rumput turf. Di Amerika Syarikat, hampir 70% daripada jumlah racun makhluk perosak yang digunakan adalah racun rumpai.^[1] Antara puncanya ialah racun rumpai dapat mengawal rumpai dengan lebih baik, murah dan menjimatkan masa. Di Malaysia, corak penggunaan racun rumpai tidak banyak berbeza dengan negara-negara maju. Perbelanjaan terhadap racun rumpai meningkat 15% setiap tahun. Adalah dijangkakan bahawa penggunaan racun kimia khususnya racun rumpai akan terus meningkat selagi tiada cara-cara lain yang lebih baik sebagai pengganti untuk mengawal rumpai.

Sebelum penggunaan meluas racun kimia untuk rumpai, kaedah kultur seperti mengubahsuai pH tanah, kemasinan atau tahap kesuburan digunakan untuk mengawal rumpai. Kaedah mekanikal (termasuklah pembajakan) juga telah (dan masih) digunakan untuk mengawal rumpai.

Racun rumpai yang pertama kali digunakan secara meluas ialah 2,4-diklorofenoxiasetik asid, selalu diringkaskan kepada 2,4-D.^[2]2,4-D, pertama kali ditemui dan dihasilkan oleh W. G. Templeman di syarikat Imperial Chemical Industries. Pada tahun 1940, beliau menunjukkan bahawa sebatian pengawal atur pertumbuhan boleh digunakan untuk membunuh rumpai berdaun lebar tertentu dalam bijirin tanpa merosakkan tanaman Ia pertama kali dikomersilkan oleh syarikat cat Sherwin-Williams pada penghujung 1940-an. Ia mudah dan murah untuk dihasilkan dan membunuh banyak tumbuhan berdaun lebar sementara meninggalkan rumput dalam keadaan baik. Walaupun begitu penggunaan dos tinggi 2,4-D pada peringkat pertumbuhan penting boleh mencederakan tanaman rumput seperti jagung atau bijirin. Kos 2,4-D yang rendah telah membuatkan ia digunakan sehingga kini dan kekal sebagai penggunaan racun rumpai yang biasa di dunia. Seperti racun rumpai asid yang lain, formulasi terkini menggunakan sama ada garam amina (selalunya trimetilamin) atau daripada ester sebatian induk. Ini lebih mudah dikendalikan berbanding asid. Racun rumpai dalam kumpulan triazine termasuk atrazine telah diperkenalkan pada tahun 1950-an. Racun rumpai sentuh paraquat pertama kali dikilang oleh ICI pada tahun 1962 dan dijual dengan nama dagangan Gramoxone.Pada tahun 1974 racun rumpai glyphosate pertama keluaran Monsanto dipasarkan di UK dan Malaysia dengan nama dagangan Roundup.

Racun boleh digunakan kepada tanah pada berbagai-bagai peringkat kawalan seperti prasemai, pratanam, pramuncul dan pascamuncul. Di samping itu racun juga boleh disembur kepada dedaun selepas rumpai muncul ke atas permukaan tanah.

Racun boleh disembur sebelum benih disemai atau ditanam. Racun yang digunakan pada peringkat ini disebut racun prasemai atau pratanam. Selalunya racun jenis ini digunakan untuk membasmi rumpai sebelum kerja-kerja penyemaian dimulakan. Racun rumpai prasemai atau pratanam boleh digunakan kepada tanah di mana racun ini akan diserap oleh akar atau biji benih rumpai. Sekiranya racun digunakan dengan cara begini maka perlu dipastikan supaya sisa-bakinya itu tidak kekal dalam tanah yang akan mempengaruhi tanaman berikutnya. Contoh racun rumpai untuk peringkat prasemai atau pratanam ialah EPTC dan trifluralin. Bagi mengawal rumpai jenis saka, dos racun perlu tinggi dan jarak masa antara semburan dengan penyemaian perlu lebih panjang. Bagaimanapun bagi mengawal rumpai jenis tahunan, hanya memerlukan masa yang singkat dan dos yang rendah sahaja.

Racun rumpai jenis ini boleh juga digunakan kepada anak benih rumpai yang telah muncul ke permukaan. Penyemburan dilakukan kepada daun supaya racun ini bertindak secara sentuhan atau sistemik. Racun yang bertindak melalui sentuhan selalunya tidak mempunyai kesan sisa-baki, oleh itu ia tidak boleh mengawal rumpai yang bercambah selepas semburan. Racun bersifat sistemik ini sesuai untuk mengawal rumpai berdaun lebar dalam tanaman bijirin. Bagaimanapun sisa-baki racun mestilah tidak akan mempengaruhi tanaman berikutnya. Contoh racun sistemik yang boleh digunakan bagi peringkat ini ialah 2,3-D dan MCPA.

Semburan pramuncul dilakukan sebelum anak benih tanaman muncul ke permukaan tanah. Pada masa ini, benih rumpai mungkin belum lagi muncul atau mungkin ada juga telah muncul ke atas permukaan tanah. Bagi mengelakkan kekeliruan maka maksud pratimbul mestilah dinyatakan dengan sama ada dirujukkan kepada tanaman atau rumpai. Racun-racun pramuncul boleh bertindak melalui sentuhan, sistemik atau sisa-baki.

Bagi racun yang bertindak secara sentuhan pada daun, selalunya mempunyai kesan sisa-baki yang sangat rendah. Untuk mendapatkan kesan kawalan yang memuaskan maka sebahagian besar anak benih rumpai mestilah telah muncul ke permukaan dan racun tersebut mudah bersentuhan dengan daun rumpai. Sebatian racun juga mestilah tidak berada dalam bentuk toksik semasa dalam tanah dan biji benih tanaman pula terdiri daripada jenis lambat bercambah. Parakuat merupakan contoh racun sentuhan yang boleh digunakan pada peringkat pramuncul.

Hanya terdapat beberapa contoh racun rumpai sistemik sahaja yang digunakan kepada daun rumpai sebelum kemunculan tanam-tanaman. Ini adalah kerana kebanyakan racun rumpai mempunyai aktiviti sisa-baki dalam tanah yang boleh menyebabkan kecederaan kepada benih tanaman. Contoh racun rumpai sistemik untuk mengawal rumpai jenis rumput peringkat pramuncul ialah dalapon. Racun yang bertindak melalui kesan sisa-baki boleh digunakan selepas semai dan sebelum anak benih muncul ke permukaan. Ia mestilah kekal dalam tanah dan akan mematikan anak benih rumpai yang baru bercambah. Racun ini mempunyai kelarutan yang rendah dalam air dan akan kekal di bahagian atas permukaan tanah. Biasanya racun ini digaul dengan tanah, iaitu beberapa sentimeter daripada permukaan kerana di kawasan ini terdapat banyak biji rumpai, sementara biji-biji benih tanaman terdapat di lapisan yang lebih dalam serta mempunyai sifat resistan kepada racun itu. Keberkesanan racun yang bertindak melalui sisa-baki bergantung kepada iklim dan jenis tanah. Atrazin merupakan contoh racun yang bertindak melalui sisa-baki yang digunakan dengan meluas dalam tanaman jagung kerana tanaman ini resistan terhadap sebatian tersebut.

kaedah ini dilakukan selepas tanaman muncul ke permukaan tanah. Dalam keadaan ini rumpai mungkin belum lagi muncul atau mungkin juga telah muncul ke permukaan tanah. Sekiranya rumpai yang hendak dikawal belum muncul ke permukaan semburan dibuat secara menyeluruh atau antara barisan tanaman. Tujuannya ialah supaya racun tersebut tiba ke tanah dan akan bertindak melalui sisa-baki. Selalunya racun ini tidak memberi kesan kepada rumpai yang telah melewati satu peringkat pertumbesaran. Oleh itu rumpai yang telah muncul perlu dikawal terlebih dahulu dengan racun sentuhan.

Sekiranya anak benih rumpai telah muncul ke permukaan, racun boleh disembur secara menyeluruh kepada rumpai dan boleh mengenai tanaman. Bagaimanapun racun ini perlu mempunyai sifat selektif supaya tanaman tidak tercedera apabila terkena semburan. Contoh racun yang boleh digunakan dengan cara ini ialah ioksinil yang digunakan untuk mengawal rumpai bagi tanaman bijirin. Terdapat beberapa faktor yang menentukan kejayaan kawalan ini misalnya isipadu semburan, saiz butir semburan, keseragaman semburan, peringkat tumbersaran rumpai dan tanaman serta juga cuaca. Jika tanaman itu berbaris maka semburan dihalakan kepada rumpai sahaja tanpa mengenai tanaman. Semburan begini adalah lebih baik kerana sifat selektif daripada racun itu tidak lagi penting.

Perbezaan juga wujud dari segi cara mengangkut racun antara rumpai dengan tanaman. Kesan toksik mengambil masa yang lama sebelum dapat dilihat dan ia lebih jelas pada tumbuhan rentan tetapi tidak pada tanaman yang resistan. Pada dos sub-maut (sub-lethal), racun sistemik ini akan menekan pertumbuhan rumpai untuk suatu jangka masa yang panjang dan akan mengurangkan daya saingannya. Salah satu cara bagaimana racun ini mengurangi saingan rumpai ialah dengan mengurangi biji benih rumpai. Kesan racun rumpai sistemik ini kurang dipengaruhi oleh isipadu semburan, saiz butir dan keseragaman semburan. Contoh racun sistemik peringkat pascamuncul ialah MCPA; racun ini digunakan untuk mengawal rumpai jenis tahunan dan saka dalam tanaman bijirin.

Racun rumpai boleh dikelaskan kepada 2 jenis tindakan iaitu racun sentuh dan racun sistemik. Racun sentuh bertindak apabila bahan aktif racun bersentuhan dengan bahagian rumpai. Antara contoh racun sentuh adalah paraquat yang bertindak dengan merencatkan proses fotosintesis rumpai.Ianya mempunyai tindakan yang cepat namun hanya membunuh bahagian rumpai yang bersentuhan dengan racun dan tidak diserap ke seluruh bahagian rumpai seperti akar, rizom dan lain-lain. Racun jenis sistemik pula bertindak membunuh rumpai dengan menyerap ke seluruh bahagian rumpai (daun, akar, batang, rizom dan lain-lain). Contoh bagi racun rumpai jenis sistemik adalah glyphosate,triclopyr dan metsulfuron methyl. Racun rumpai terbahagi dalam beberapa bentuk kumpulan kimia iaitu bipyridinium, fenoksi, anilida/anilina, organoarsenik, asid aromatik, piridin, sulfonilurea, triazine, glycine, imidazolinone dan lain-lain. 

Perencat ACCase: Asetil koenzim A karboksilase (ACCase) adalah sebahagian daripada peringkat pertama dalam sintesis lipid. Oleh itu, perencat ACCase menjejaskan pengeluaran membran sel dalam meristem rumpai. Rumput sensitif kepada racun rumpai ini, manakala tidak pada ACCases dalam tumbuhan dikot.

Perencat ALS: Enzim sintas asetolaktat (ALS) (juga dikenali sebagai sintas asetohidroksiasid, atau AHA) adalah peringkat pertama dalam sintesis asid amino rantai bercabang (valine, leucine, dan isoleucine).Racun ini menyebabkan rumpai mati perlahan-lahan akibat terjejasnya penghasilan asid-asid amino, yang akhirnya membawa kepada perencatan sintesis DNA. Ia merosakkan rumpai dan dikot sama sekali. Jenis perencat ALS termasuk dalam pelbagai jenis sulfonilureas (seperti Flazasulfuron dan metsulfuron-methyl), imidazolinona, triazolopyrimidina, oksibenzoat pirimidinil dan triazolinones karbonil sulfonylamino. Laluan biologi ALS hanya wujud dalam tumbuh-tumbuhan dan bukan haiwan, lantas menjadikan perencat ALS antara racun rumpai yang paling selamat.

Perencat EPSPS: Enolpyruvylshikimate 3-fosfat sintas enzim EPSPS digunakan dalam sintesis asid amino triptofan, fenilalanina dan tirosine. Ia membunuh rumpai dan dikot sama sekali. Glifosat (Roundup) adalah perencat EPSPS sistemik yang dilemahkan melalui sentuhan tanah.

Auksin sintetik: Racun rumpai organik era pertama. Ia ditemui pada tahun 1940 selepas satu kajian yang panjang mengenai pengawal atur pertumbuhan tumbuhan auksin. Auksin sintetik meniru hormon tumbuhan dan mempunyai beberapa cara tindakan pada membran sel, dan berkesan dalam mengawal rumpai. 2,4-D adalah racun rumpai auksin sintetik.

Perencat Fotosistem II: Ia bertindak mengurangkan aliran elektron daripada air ke NADPH2 + pada langkah fotokimia dalam fotosintesis. Ia mengikat ke bahagian Qb pada protein D1, dan mencegah quinone dari mengikat ke bahagian ini. Oleh itu, racun rumpai kumpulan ini  menyebabkan elektron untuk berkumpul pada molekul klorofil. Akibatnya, tindak balas pengoksidaan melampau yang melebihi dari kebiasaan diterima oleh sel berlaku, dan tumbuhan mati. Racun triazine (termasuk atrazine) dan derivatif urea (diuron) adalah perencat fotosistem II

Perencat Fotosistem I: Ia bertindak dengan mengalihkan elektron daripada laluan biasa melalui FeS untuk FDX untuk NADP membawa kepada pelepasan langsung elektron kepada oksigen. Hasilnya, spesies reaktif oksigen dihasilkan dan tindak balas pengoksidaan melampau mereka yang melebihi dari kebiasaan diterima oleh sel berlaku, menyebabkan kematian. racun rumpai Bipyridinium (seperti diquat dan paraquat) menghalang Fe-S - FDX peringkat rantaian itu, manakala racun herba Difenil eter (seperti nitrofen, nitrofluorfen dan asifluorfen) menghalang FDX -NADP

Perencat HPPD: Ia menghalang dioksigenase 4-Hydroksifenylfyruvat, yang terlibat dalam pemecahan tyrosine. Hasil pecahan tyrosine digunakan oleh tumbuh-tumbuhan untuk membuat karotenoid, yang melindungi klorofil dalam tumbuh-tumbuhan daripada dimusnahkan oleh cahaya matahari. Jika ini berlaku, tumbuh-tumbuhan bertukar putih akibat kehilangan semua klorofil, dan mati. Mesotrione dan sulcotrione adalah racun di dalam kelas ini.

3. Homer M. LeBaron, Janis E. McFarland and Orvin C. Burnside, The Triazine Herbicides: 50 years Revolutionizing Agriculture,2008, ISBN: 978-0-444-51167-6

4. The History of Roundup http://roundup.ca/en/rounduphistory