除草剂分类和使用方法

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。①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；②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。③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20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：OHNO2CHCH2CH3NO2CH3二硝基-邻仲丁基-苯酚OHCH3NO2NO2二硝基邻甲酚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DinosebDNOC1932年，法国1942年，2,4-D问世，开创了除草剂发展的新纪元。OCH2COOHClCl2,4-D1951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，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，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）播后苗前处理土层药土层种子层（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。保护性喷雾定向喷雾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。1.杂草敏感；2.撒施，药剂不粘附在秧苗上3.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。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。2,4-D在单、双子叶植物体内的输导示意图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：NHCCH2CH3OClClNH2ClClCH3CH2COOH酰胺水解酶敌稗二氯苯胺丙酸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。NNNClC2H5NHNHC2H5NNNC2H5NHNHC2H5OH玉米酮玉米酮[（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。NNNCl(C2H5)2NN(C2H5)2NNNClC2H5NHN(C2H5)2NNNClC2H5NHNHC2H5N-脱烷基酶系N-脱烷基酶系植物吸收可乐津后，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；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