Основой химического метода является применение ядовитых веществ, которые убивают возбудителей болезни.
Степень ядовитости вещества, или его токсичность, относительна и зависит от физико-химических свойств вещества, его количества (дозы), продолжительности действия и условий применения.
Необходимо, чтобы ядовитое вещество находилось в жидком или газообразном состоянии, когда, оно проникает в клетки и оказывает ядовитое действие. Чем выше концентрация и больше доза, тем большее токсическое действие оказывает ядовитое вещество. В свою очередь большое влияние на стойкость к ядам оказывает состояние патогенного организма: покоящиеся стадии грибов (хламидоспоры, ооспоры, склероции), имеющие толстую оболочку, более устойчивы к ядам, чем растущий мицелий и молодые ростки спор.
Некоторые яды, как, например, соединения ртути и мышьяка имеют широкий спектр действия на живые организмы, большинство других ядовитых веществ обладает избирательностью действия и различной специфичностью по отношению к возбудителям болезней и вредителям. В зависимости от объектов, против которых применяются яды, последние делятся на фунгициды (используемые против грибных организмов), бактерициды (против патогенных бактерий), инсектициды (против насекомых), гербициды (против сорняков). Иногда для обозначения всех химических средств и терминов — фунгицид, инсектицид и гербицид, применяют один общий термин — пестицид.
Химические вещества, используемые для уничтожения грибов и для борьбы с грибными болезнями растений, как уже было сказано, называются фунгицидами (fungus — гриб и caedo — убиваю). Первоначально термин фунгицид относился только к тем веществам, которые применялись для уничтожения паразитических грибов на живых растениях. Но в дальнейшем это понятие было расширено и в настоящее время обозначает всякое вещество или смесь их, применяемые для борьбы с грибными болезнями растений. В настоящее время к фунгицидам относят и вещества, которые не убивают грибы, но приостанавливают их рост — фунгистатические вещества, а также вещества, которые не мешают росту гриба, но препятствуют его размножению — геностатические вещества.
Применяемые для борьбы с болезнями растений фунгициды должны обладать определенными качествами и удовлетворять некоторым требованиям.
1. Фунгициды должны быть эффективны против возбудителей болезней, убивая их в минимальной концентрации, и в то же время безопасными для защищаемых растений. Необходимо, чтобы препараты равномерно покрывали поверхность растений. Объективной характеристикой и показателем перспективности применения фунгицида является хемотерапевтический индекс, который выражается числовым отношением минимальной концентрации фунгицида, убивающего данный гриб, к максимальной концентрации, переносимой растением. Это число должно быть меньше единицы, и чем меньше хемотерапевтический индекс, тем более пригоден препарат для применения.
2. Препарат должен быть недефицитным и простым в обращении; большое значение имеет стоимость фунгицида, его дешевизна. Чем дешевле фунгицид, тем экономически выгоднее химическая обработка растений, тем ниже себестоимость сельскохозяйственной продукции.
3. Фунгицид должен быть стойким в отношении химических и физических свойств при изменении температуры и влажности, при длительном хранении; не должен подвергаться гидролизу и фотохимическому разложению, а также испарению или возгонке в условиях высоких температур, какие нередки в поле.
4. Желательно, чтобы препарат обладал комплексными свойствами, действовал сразу против различных грибных и бактериальных болезней, а также против некоторых вредителей (например, известково-серный отвар) и был бы совершенно безвредным для растений.
5. Фунгицид должен быть удобным и безопасным при хранении, транспортировке и применении, т. е. препараты не должны быть горючими, взрывчатыми, выделять ядовитые испарения, имеющие резкий отталкивающий запах. Препараты не должны обладать слишком высокой токсичностью, так как в противном случае широкое использование их может быть опасным для людей и животных.
Применяемые в настоящее время в сельскохозяйственном производстве фунгициды пока полностью не удовлетворяют всем перечисленным требованиям, но они должны строго соответствовать качествам, определяемым государственным стандартом (ГОСТ), или же техническим условиям (ТУ, МРУ).
Механизм токсического действия фунгицидов на возбудителей болезней, а также на клетки растений-хозяев давно привлекал внимание исследователей, и в разное время механизму отравления клеток фунгицидами давалось различное объяснение. В первое время считали, что фунгицидное действие носит прямой и простой характер. Предполагали, что токсичные для грибов ионы, придя в непосредственный контакт со спорами или мицелиями, проникают в клетки гриба и немедленно лишают их жизненных свойств полностью и окончательно или же они временно задерживают некоторые жизненные процессы.
Позднее в результате многочисленных исследований выяснено, что действие фунгицидов носит сложный характер, может быть весьма многообразным и зависит как от характера действующего вещества, входящего в состав фунгицида, так и от обмена веществ возбудителя заболевания и растения-хозяина. Для объяснения механизма действия фунгицидов предложен целый ряд теорий.
Наиболее простым процессом, объясняющим механизм токсического действия фунгицидов, является адсорбция, т. е. поглощение веществ из растворов протопластом. При этом процессе адсорбируемое вещество не вступает в реакцию с составными частями клетки, но задерживает обмен веществ и вызывает нарушения механизма обмена клеток. Примером фунгицидов, действие которых основано на адсорбции, могут служить медный купорос и ртутные соединения.
Токсическое действие фунгицидов и антибиотиков может осуществляться через различные химические реакции между этими веществами и определенными частицами цитоплазмы грибных клеток. При этих реакциях происходят химические процессы, как, например, выпадение белка. Некоторые фунгициды, например альдегиды, фенолы, оказывают токсические действия, свертывая белки. Механизм отравления клетки соединениями меди состоит в том, что тяжелые металлы коагулируют протоплазму. Клетки зооспор в растворах меди лопаются в связи с разбуханием протоплазмы при коагуляции.
Действие некоторых фунгицидов может сказываться на обмене веществ паразита—возбудителя заболевания и проявляться в поражении отдельных ферментативных систем этого организма. Их действие сводится к препятствию энзимным реакциям. Например, вредное действие соединений меди при попадании внутрь листа объясняется подавлением диастазы, участвующей в превращении крахмала в сахар.
Механизм действия химических веществ связан с подавлением витаминов, с их инактивацией. Например, фигон подавляет витамин К, а акридин — рибофлавин. Для уничтожения того или иного паразита нужно знать специфический витамин, в котором он нуждается, и лишить его этого витамина посредством обработки его антагонистом.
Действие отдельных фунгицидов, как фенолы, тетрахлорхинон, фигон объясняется окислительными и восстановительными процессами, при которых клетки лишаются необходимого кислорода, или получают излишки, оказывающие определенное действие на протоплазму клеток возбудителя болезни. Примерами могут быть: гипохлорид натрия — фунгицид-окислитель, формальдегид — фунгицид-восстановитель.
Некоторые фунгициды вызывают изменения процесса обмена веществ самого растения-хозяина в сторону, неблагоприятную для развития паразита и для прорастания попавших спор. Так, например, действует родан при предпосевном замачивании семян пшеницы в борьбе с пыльной головней.
Приведенные некоторые теории о механизме токсического действия фунгицидов свидетельствуют о том, что этот сложный процесс нельзя свести к одному какому-либо показателю и что природа его еще недостаточно изучена.