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1、第五章除草剂 herbicide 一 Whatistheweeds 第一节概述 主要指田间杂草对农作物产量和品质方面所造成的损失 有些杂草 全株或一部分有毒 混入粮食或饲料中 能引起人畜中毒 有特殊气味的杂草 混入饲草中饲养乳畜 能使乳品变质改味 降低使用价值 由刺芒的杂草 往往影响家畜的健康和皮毛质量 杂草的危害性 1 直接 1 生长在田间的杂草 夺取水分 养料 日光的能力 作物 强烈抑制作物的生长发育 2 寄生杂草 直接吸收作物体内的营养物质 严重影响作物的产量和品质 FAO统计 全世界因草害 作物减产达200亿美元 美国 病 虫 草害的损失减产达120亿美元 其中虫害28 病害27 线虫
2、3 草害42 中国 15亿亩耕地中 草害面积达3亿亩以上 仅陕西野燕麦危害导致减产1亿多亩以上 减产粮食150亿斤 主要指助长病 虫的发生与蔓延等方面所造成的损失 田间 地边 路旁等处的杂草 是病 虫栖息的场所 可诱发某些病 虫害的发生与蔓延 野燕麦 赤霉病 芥菜 甘蓝菌核病和棉蚜 萝卜蚜寄主 紫花地丁 棉蚜的交替寄主 2 间接 在小麦的机械收获作业中 常因杂草量大而影响机械收获的速度和质量 加大作业成本 减少经济效益 3 其他影响 如何控制和消灭草害 是当前农业生产中亟待解决的一个问题 19世纪末期 M L Bonnet发现硫酸铜能防治麦田十字花科一些杂草 开始了人们对化学除草的探索 直到2
3、0世纪30年代初 使用的除草剂都是无机金属盐和酸 硫酸亚铁 氯酸钠 硫酸及砷化物 它们的除草作用主要是依靠其腐蚀性 因此 用量大 选择性差 杀草谱窄 成本高 使用不便 二 Developmentofweedschemicalcontrol 除草剂发展史上的重要事件 1932年 选择性除草剂二硝酚与地乐酚的出现 开始进入了有机合成化合物领域 地乐消Dinoseb DNOC1932年 法国 1942年 2 4 D问世 开创了除草剂发展的新纪元 1951年发现灭草隆 monuron 后 促使迅速合成与试验了许多个脲类化合物 因为脲分子易被多种取代基取代 1952年发现了均三氮苯的活性 1958年开发
4、的莠去津 atrazine 在除草剂的杀草谱上得到突破 其杀草谱明显扩大 使均三氮苯类得到了很大的发展 所有均三氮苯类都是在三氮苯环2 4位有取代基 导致迅速开发出一系列新品种1960年发现敌稗 propanil 是除草剂选择性的重要突破 从植物不同科间选择性发展到属间选择性 促进了一系列防除单一杂草的除草剂燕麦灵 barban 新燕灵 carbyne 等品种的开发 1965年ICI公司发现了联吡啶类除草剂百草枯 paraquat 和敌草快 biquat 的除草活性 促进了吡啶酮类除草剂发展 20世纪70年代中期发现禾草灵 disclofop methyl 的除草活性后 通过结构改造及衍生合成
5、 很快开发出芳氧苯氧丙酸及环己烯二酮类除草剂 1974年发现草甘膦 glyphosate roundup 促进了有机磷除草剂的发展 为除草剂新品种的筛选和合成开创了新的途径 通过对微生物制剂的研究 开发出了有机磷除草剂双丙氨膦 bialaphos 1979年磺酰脲类除草剂氯磺隆 chlorsulfuron 发现后 使除草剂进入到超高效阶段 因其具有高效 低毒 选择性强和应用量低等特点 在农业生产上得到广泛应用 同时此类除草剂作用靶标为乙酰乳酸合成酶 ALS 因此同一靶标的乙酰乳酸合成酶抑制剂如咪唑啉酮类 三唑并嘧啶 嘧啶醚类等也相继得到开发并在农业生产上广泛应用 20世纪90年代后 除草剂品种
6、开发逐步进入低谷 目前商品化品种年增长约0 1 新的活性化合物的发现难度大大增加 美国以除草剂为主 占45 欧洲占26 3 远东14 9 中国占8 9 目前状况 高效省工增产机械化作业 化学除草剂的优点 分类方式很多 主要以作用方式 作物体内的传导性 使用方法和化学结构等进行分类 第二节除草剂的分类和使用方法 该类除草剂对植物缺乏选择性或选择性小 因此使用时不能将它们直接喷到生育期的作物田内 否则草 苗均受到伤害或死亡 如百草枯 草甘磷 五氯酚钠 可用于休闲地 田边与路边 机场等 也可利用 时差 或 位差 来选择性除草 一 根据作用方式 1 非选择性除草剂 在一定的剂量范围内 有些除草剂能杀死
7、某些杂草 而对另一些杂草无效 对一些作物安全 但对另一种作物有害 可以简单点来说 就是只杀杂草而不伤作物 甚至只杀某一类杂草 如2 4 D 苯磺隆 2 选择性除草剂 如典型的选择性除草剂2 4 D 当其用量过大或过早时 就可能成为灭生性除草剂 相反 五氯酚钠属于非选择性除草剂 但当其使用得当 也可成为选择性除草剂 选择性是相对的 这与用药量及植物发育阶段等因素密切相关 接触到植物后 可渗入到植物体内 通过植物的输导组织 由局部传遍全株 破坏植物的正常生理机能而造成死亡 例如燕麦灵等 可被根 茎 叶 芽鞘吸收 二 根据植物体内的传导性 1 传导型除草 内吸性 苯氧羧酸类 2 4 D均三氮苯类 西
8、玛津取代脲类 敌草隆 绿草隆 只限于接触部位的伤害 如百草枯 敌稗 2 非传导型除草剂 主要是茎叶处理剂 适宜在作物生育期使用 可将除草剂直接喷洒与植株叶面或全株 例如敌稗 土壤处理剂 一般在作物播种前或播种后出苗前 将药剂施于土壤或土壤表面 消灭杂草幼芽或幼苗 三 根据使用方法 1 播前土表处理 主要在稻田 旱地少用 如插秧前 2 播前混土处理 避免挥发和光解 达到提高药效 延长持效期目的 一 土壤处理法 1 播前土壤处理 2 播后苗前土壤处理利用利谷隆 敌草隆防除大豆田 播种深 杂草 土壤表层 3 苗后土壤处理如水稻插秧后使用丁草胺 杀草丹 主要对萌发期杂草有效 对已经长出的杂草则效果很差
9、 需进行茎叶处理 要求除草剂杀草谱广 易被杂草吸收 持效期要短 落入土壤中不影响作物出苗或生长 存在的问题 仅能消灭已长出的杂草 对施药后出苗的杂草无效 如草甘磷 百草枯等 二 茎叶处理 1 播前茎叶处理 要求除草剂具有高度的选择性 可直接喷洒 否则要求用定向喷雾和保护装置施药 2 生长期茎叶处理 土壤处理 一般采用喷粉 旱地 也可拌毒土撒施 但对水田 大多用撒施法施药 茎叶处理 大多采用喷雾 1 先喷除草剂处理土壤 然后覆盖地膜 2 杀草药膜 是一种含除草剂的塑料透光药膜 将药剂喷涂或浸压在薄膜一面 与水滴一起转移到土壤表层或一定深度而发挥作用 此外施药方法上还有地膜施药 要求 具备特殊的选
10、择性或是适当的使用方式而获得 第三节除草剂选择性作用原理 利用作物和杂草现在土壤中或空间位置的差异而获得的选择性 一 位差选择与时差选择 人为选择 一 位差选择 利用作物和杂草的种子或根系在土壤中分布的深度不同而获得的选择性 为达到此目的 有以下施药方法 1 土壤位差选择 利用除草剂被吸附固着在表土层 1 2cm深度 而不向深层渗透的特点 形成一层毒土层 抑制表土层内杂草的萌发或杀死刚萌发的杂草 而作物种子位于毒土层下面 因而能正常萌发 作物萌发后穿过毒土层需要一段时间 在这一阶段作物幼芽已有一定抵抗能力 1 播后苗前处理 1 除草剂具有很弱的淋溶性 2 作物种子易于适当深播 3 土壤应为非沙
11、质土壤 要求 即在作物生长期内施药处理土壤 生长在毒土层的浅根性杂草被杀死 而作物根系远离毒土层 因而安全 此外 在果园可用茎叶处理 喷雾 法防除果树行间杂草以及在农作物生育期采用定向喷雾或防护喷雾法防除行间杂草 也是利用了位差选择的原理 2 深根作物生育期土壤处理 利用土壤位差除草剂杀死浅根性杂草而无害于深根作物 2 空间位差选择 一些行距较宽且作物与杂草有一定高度比的作物田或果园 树木 橡胶园等可采用定向喷雾或保护性喷雾措施 利用作物与杂草的高度不同也可获得选择性 如应用草甘磷涂抹法防除高于作物的农田杂草 生育期行间处理法 利用作物和杂草生长的时间差异而获得的选择性 例如 用百草枯或草甘磷
12、在作物播种或插秧前处理 可杀死已萌发的杂草 而由于它们在土壤中可迅速被钝化 因而可安全插秧或播种 目前应用这一技术面积最大的作物是免耕油菜田 二 时差选择 三 利用位差遇事要方法等的综合选择性 插秧缓苗后可安全有效地使用丁草胺 禾草丹 杂草敏感 撒施 药剂不粘附在秧苗上药剂固着在杂草萌动的表土层 秧苗根系和生长点接触不到 利用杂草和作物外部形态结构的差异而获得的选择性 如用2 4 D丁酯在小麦 单子叶作物 田采用喷雾方法防除多种阔叶杂草 双子叶植物 二 形态选择 1 叶片特性 双子叶或单子叶2 生长点位置 单子叶位于植物茎部并被叶片包被 不容易伤害 阔叶杂草生长点位于顶部或叶腋处 易直接受伤害
13、 3 生育习性 往往产生位差选择 不同植物形态差异造成的选择性比较局限 安全幅度较差 三 生理选择 植物的茎 叶或根系对除草剂的吸收和传导性差异 1 利用除草剂在作物和杂草体内所经历解毒反应的差异而获得的选择性 四 生化选择 例1 水稻幼苗中有酰替芳基酰胺水解酶 因此该药剂对水稻安全 如果加入有机磷或氨基甲酸酯类 抑制此酶活性 严重药害 例2 西玛津用于玉米田除草 玉米酮 2 4 二羟基 甲氧基 1 4 苯并亚嗪 3 酮 玉米根系能在吸收西玛津后迅速地将其变成羟基化合物 从而解毒 解毒反应必须有玉米酮 2 4 二羟基 甲氧基 1 4 苯并亚嗪 3 酮 的参予 杂草或其它作物很少含有玉米酮 因而
14、敏感 有些除草剂本身对植物无毒或毒性很低 但在体内经过酶系的催化可能变成有毒物质 这种活化的能力和速度差异造成了作物和杂草上对除草剂的选择性 2 利用除草剂在作物和杂草体内所经历的活化反应差异而得到的选择性 如 可乐津 本身无杀草活性 植物吸收可乐津后 经N 脱烷基酶系 MFO酶 的作用而脱烷基成草达津和西玛津 而棉花 茄科植物 胡萝卜等体内这种脱烷基的能力很低 很少可将可乐津转变成西玛津 因而比较安全 而大多数杂草迅速地完成这种改变 因而被杀死 可乐津 西玛津 草达津 植物吸收可乐津后 经N 脱烷基酶系 MFO酶 的作用而脱烷基成草达津和西玛津 而棉花 茄科植物 胡萝卜等体内这种脱烷基的能力
15、很低 很少可将可乐津转变成西玛津 因而比较安全 而大多数杂草迅速地完成这种改变 因而被杀死 安全剂的机理 主要是促进作物对除草剂的解毒代谢 例如R25788加入茵达灭可提高玉米根系中谷胱甘肽 S 转移酶的活性 加速解毒的速率 五 可利用安全剂获得选择性 1 各种选择原理都是建立在一定剂量基础上 而剂量大小本身就是一种选择性 2 任何一种除草剂的有效合理使用都是基于多种选择作用共同的结果 其选择原理应具体分析 必须注意两个基本点 植物的年龄 生育期 除草剂类型施药时间 施用方法环境因子保护剂 安全剂 的应用均可造成选择作用 此外 关中 78 2 4 D丁酯EC 3月上旬 40 50ml 亩 安全
16、 100ml 亩 药害 1973年第一个安全剂R 25788 如 1973年第一个安全剂R 25788 1份 与茵草敌 12份 的制剂Eradcane出售 莠丹 丁草敌 R 25788 玉米田 扫弗特 丙草胺 GCA 123407座 水稻秧田 直播田 抛秧田和移栽田 骠马 噁唑禾草灵 解草唑 小麦田 除草剂的吸收 输导与作用机制 第四节 一 吸收 一 植物对除草剂的吸收和输导 1 从根部吸收 2 从叶片吸收 3 幼芽吸收 有些除草剂 如2 4 D丁酯可以蒸汽形式或渗入体内 特别是当嫩芽萌发时 除草剂比较容易气渗进入植物体内 此外 1 对触杀型除草剂来说 只起局部的触杀作用 喷雾雾滴要细 并要求均匀周到 二 传导 2 对输导型除草剂来说 被吸收后即在植物体内传导 像2 4 D 茅草枯等茎叶处理后 可随光合作用产物 沿韧皮部中的筛管传导至幼芽或根尖 特点 局部受药可传遍植株 这对防除多年生深根性杂草意义很大 但因筛管是活细胞组成 所以如果剂量过大 将筛管细胞杀死 反而不能传导 1 下行传导 取代脲类 均三氮苯类由根吸收后沿导管 木质部 随蒸腾流上升 因导管不是活细胞 剂量不影响传导 而麦草
