化學(xué)除草劑研發(fā)與應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策

摘要：介紹了化學(xué)除草劑的發(fā)展進(jìn)程及存在問(wèn)題，并提出降低化學(xué)除草劑殘留危害的對(duì)策，從而為化學(xué)除草劑的合理使用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)除草劑；發(fā)展歷程；分類；問(wèn)題；對(duì)策

中圖分類號(hào)：S482.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）04-0126-04

化學(xué)除草劑已廣泛用于農(nóng)田耕地、森林、草原、城市綠化區(qū)等除草。有的除草劑對(duì)所有雜草都有滅生作用，但由于其藥害殘留嚴(yán)重，而不能應(yīng)用于大田中。目前，高效、低毒、廣譜、低用量、對(duì)環(huán)境污染小的一次性處理劑品種成為世界除草劑發(fā)展的主流。

1國(guó)內(nèi)外除草劑的發(fā)展歷程

11國(guó)外除草劑的發(fā)展歷程

病、蟲、草害長(zhǎng)期以來(lái)制約糧食產(chǎn)量。據(jù)估計(jì)，因草害全世界糧食年產(chǎn)量平均損失潛在產(chǎn)量的12%?；瘜W(xué)除草方法方便、有效、經(jīng)濟(jì)，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中不可缺少的組成部分。除草劑的使用，不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善了勞動(dòng)條件，而且還促進(jìn)栽培技術(shù)的革新，如免耕法和地膜栽培法等的發(fā)展，從而保證了農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

農(nóng)田化學(xué)除草最早為無(wú)機(jī)化學(xué)除草劑的使用，始于19世紀(jì)末期。且早期的除草劑大多是滅生性的無(wú)機(jī)鹽類除草劑，如亞砷酸鹽類、氯酸鈉等，且應(yīng)用有限。有機(jī)化學(xué)除草劑始于1932年選擇性除草劑二硝酚的發(fā)現(xiàn)。20世紀(jì)40年代美國(guó)的Zimmerman和Hitchcock發(fā)現(xiàn)2，4-D的除草活性，使得有機(jī)除草劑工業(yè)迅速發(fā)展。1945年美國(guó)化學(xué)涂料公司銷售第一個(gè)選擇性除草劑——Weedone。20世紀(jì)50～60年代，主要開發(fā)芽前除草劑，如苯甲酸、苯氧羧酸類、取代酚類、脲嘧啶類、二硝基苯胺類、氨基甲酸酯類和酰胺類除草劑等。1971年合成草甘膦，因其殺草譜廣、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)，使得有機(jī)磷除草劑取得重大突破。70年代中期合成了較多的芽后除草劑，其使用劑量比芽前除草劑大為降低，至1980年，世界除草劑超過(guò)殺蟲劑而躍居第一位，占農(nóng)藥總銷售額的41%。20世紀(jì)80年代，超高產(chǎn)除草劑磺酰脲類化合物的發(fā)現(xiàn)，使除草劑的開發(fā)和應(yīng)用又邁向新的臺(tái)階，從而成為農(nóng)藥研究和應(yīng)用中最活躍的領(lǐng)域。90年代開發(fā)高效安全的1，2，4，5-四取代苯類、原卟啉、原氧化酶抑制劑類除草劑，使一些用量高、毒性大的除草劑逐步退出市場(chǎng)。近年來(lái)，為減輕除草劑對(duì)作物的藥害，擴(kuò)大使用范圍，已研究出一些解毒劑或稱安全劑，配合某些除草劑使用。另外，可延長(zhǎng)除草劑在土壤中持效期的延效劑也正在開發(fā)。為適應(yīng)各種用途的需要，除草劑的復(fù)合制劑也取得很大發(fā)展。

目前，世界除草劑年總產(chǎn)量折合有效成分為（70～80）×104 t，占農(nóng)藥總產(chǎn)量的50%左右[1]。世界上一些大的農(nóng)藥公司在生物工程領(lǐng)域投入較大的人力和資金，開發(fā)對(duì)某種農(nóng)藥具有抗性的農(nóng)作物，尤其是抗除草劑的農(nóng)作物。如美國(guó)的孟山都公司，開發(fā)抗草甘膦的大豆、棉花和水稻等作物。此外，杜邦公司開發(fā)了抗磺酰脲類除草劑的大豆和棉花。這些轉(zhuǎn)基因作物的出現(xiàn)，將對(duì)世界農(nóng)藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大影響，從而推進(jìn)除草劑的高速發(fā)展，使除草劑在農(nóng)藥市場(chǎng)上的份額進(jìn)一步提高。

12國(guó)內(nèi)除草劑的發(fā)展歷史

我國(guó)除草劑工業(yè)基本上仿制國(guó)外產(chǎn)品。1958年沈陽(yáng)化工廠開始生產(chǎn)2，4-D，從而揭開我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)除草劑的歷史。20世紀(jì)60～70年代我國(guó)主要生產(chǎn)苯酚、氨基甲酸酯類、尿嘧啶類、酰胺類、苯氧羧酸類除草劑，開發(fā)生產(chǎn)20多個(gè)除草劑品種。80年代開始，除草劑工業(yè)發(fā)展速度明顯加快，相繼開發(fā)出二硝基苯胺類、有機(jī)磷類、咪唑啉酮類、磺酰脲類除草劑。

目前，我國(guó)生產(chǎn)的除草劑約120個(gè)品種，原藥生產(chǎn)廠家110多個(gè)，制劑加工和復(fù)配生產(chǎn)廠家500多家。近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)除草劑不僅在產(chǎn)量上發(fā)生了變化，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也發(fā)生了比較大的變化，其中下降較大的是苯甲酸類、苯氧羧酸類及苯類除草劑，同一時(shí)期除草劑產(chǎn)量上升較明顯的是酰胺類除草劑。此外，雜環(huán)類除草劑增加得也很快，其中以磺酰脲類超高除草劑產(chǎn)量增長(zhǎng)最快。我國(guó)除草劑的產(chǎn)量占農(nóng)藥總產(chǎn)量的份額不斷增加，但與發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)藥市場(chǎng)相比，還存在較大差距。一般農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度越高，除草劑用量也越大，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的提高，我國(guó)化學(xué)除草劑的應(yīng)用也將迅速發(fā)展。

2除草劑面臨或存在的問(wèn)題

21環(huán)保問(wèn)題

211除草劑生產(chǎn)過(guò)程中造成環(huán)境污染除草劑在生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水、廢氣以及揮發(fā)性除草劑氣體，不僅導(dǎo)致廠區(qū)周圍作物藥害時(shí)有發(fā)生，而且嚴(yán)重影響居民日常生活。如河南某一小型除草劑加工廠，向周圍河流排放污水，致使河內(nèi)魚蝦大量死亡，臭水、廢氣嚴(yán)重影響周圍居民的生活環(huán)境。

212高殘留除草劑造成環(huán)境污染除草劑殘留藥害已成為目前最嚴(yán)重的問(wèn)題。由于除草劑的分解需要光、溫、水、氣、微生物和土壤化學(xué)物質(zhì)等在一定時(shí)間內(nèi)單一或共同影響才能完成，在某些情況下必然產(chǎn)生除草劑殘留現(xiàn)象，殘留物質(zhì)或是原藥或是降解中間產(chǎn)物或是分解過(guò)程中的新生成物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)后茬作物的生長(zhǎng)將會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，甚至發(fā)生在施用后2～3年。如芐嘧磺隆是全球范圍內(nèi)大面積施用的內(nèi)吸型、傳導(dǎo)型磺酰脲類除草劑，易對(duì)生態(tài)環(huán)境、糧食作物產(chǎn)量、食品安全和人類生存環(huán)境帶來(lái)潛在的危害[2，3]。

22雜草抗性與交互抗性日益嚴(yán)重

連續(xù)使用同一種除草劑的后果是，在遺傳上具有抗性的雜草個(gè)體適應(yīng)性生存，后代不斷產(chǎn)生變異并不斷繁殖，漸占種群優(yōu)勢(shì)。近20年來(lái)，世界范圍內(nèi)至少有30個(gè)以上的國(guó)家發(fā)現(xiàn)不同雜草對(duì)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的多種類型除草劑產(chǎn)生了抗性。從除草劑的類型區(qū)分，以抗三氮苯除草劑、ALS抑制劑和光合作用抑制劑的雜草種類較多。

除草劑的長(zhǎng)期使用，使得雜草的抗性進(jìn)一步加強(qiáng)，抗性形成速度加快，范圍更廣，并呈現(xiàn)交互抗逆，交互抗逆與多抗性現(xiàn)象日益增多[4，5]?？顾幮缘漠a(chǎn)生要求加大藥劑的用量或換用新的除草劑。其中大劑量的除草劑又將產(chǎn)生新的抗藥性。除草劑應(yīng)用早期，從除草劑的應(yīng)用到雜草產(chǎn)生抗藥性約需10年以上時(shí)間，除草劑的長(zhǎng)期使用，使得雜草4～5年便產(chǎn)生抗性。我國(guó)東北地區(qū)的一些旱田，除草劑公頃用量成倍增長(zhǎng)，如乙草胺由1 g增至目前的2 g，稻田芐嘧磺隆由30 g增至50 g。人類與雜草之間的斗爭(zhēng)將無(wú)休止，從而進(jìn)入惡性循環(huán)，最終受損失的將是人類自己。

23雜草群落組成發(fā)生明顯變化，生物鏈?zhǔn)艿接绊?/p>

長(zhǎng)期使用單一除草劑后，由于環(huán)境的變化，農(nóng)田雜草群落組成逐步演替，使得原來(lái)危害較小或在群落中處于次要地位的雜草迅速演替為優(yōu)勢(shì)雜草[6]。除草劑因?yàn)閺V譜的殺草效果使大量野生植物死亡。植物的單一性導(dǎo)致與之相應(yīng)的生物圈和生物鏈單一化，適應(yīng)大自然的能力變得脆弱，最終被破壞。直接影響是破壞食物鏈鳥類、蛇、鼠及多種昆蟲的消長(zhǎng)；間接影響是除草劑在土壤和水中的殘留物影響該土地上生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，使其不符合國(guó)際和國(guó)內(nèi)糧食生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，在其進(jìn)入食物鏈后直接殺死蛙、魚、貝類等水生物。

3減少除草劑危害的對(duì)策

31慎重開發(fā)除草劑

除草劑的開發(fā)要慎重，要進(jìn)行長(zhǎng)期大量的相關(guān)論證，以綠色環(huán)保的生物除草技術(shù)為方向，及時(shí)改進(jìn)除草劑使用中出現(xiàn)的問(wèn)題。

新型除草劑的研究開發(fā)應(yīng)圍繞安全、高效、抗性雜草進(jìn)行：（1）繼續(xù)研究開發(fā)對(duì)環(huán)境友好的、安全的、低劑量化的酶抑制劑；（2）尋找新作用靶標(biāo)，開發(fā)新穎的除草劑；（3）大力研發(fā)天然除草劑（植物代謝物，特別是異株克生物質(zhì)）和以天然物為先導(dǎo)的化合物，開發(fā)作用機(jī)理獨(dú)特的除草劑；（4）進(jìn)一步開發(fā)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、苗前除草劑及除草劑的解毒劑；（5）加強(qiáng)除草劑制劑及使用技術(shù)的研究，使除草劑使用更方便、更安全、效果更好，且盡可能延緩或避免抗性發(fā)生。

32發(fā)展“滅生性除草劑+抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物”除草劑產(chǎn)業(yè)模式

轉(zhuǎn)基因技術(shù)和生物工程技術(shù)的發(fā)展使抗除草劑作物品種的普及成為可能，通過(guò)基因移植、人工雜交、個(gè)體選擇等細(xì)胞培養(yǎng)及常規(guī)育種的方法，育種專家培育出系列抗除草劑作物新品種，如抗草甘膦和抗草銨膦作物，并在美國(guó)大面積種植。

開發(fā)除草劑品種所需費(fèi)用為研發(fā)新型除草劑成本的1%～5%，這樣不僅節(jié)約成本，還可解決除草劑在生產(chǎn)實(shí)際中遇到的問(wèn)題，而且使一些非專利的高效除草劑的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。這些除草劑具備下列特征：殺草譜寬，能防除田間常見的惡性雜草；內(nèi)吸傳導(dǎo)性強(qiáng)，對(duì)普通機(jī)械和人工無(wú)法達(dá)到的土壤深層的雜草的地下根莖組織破壞力極強(qiáng)，能有效解決多年生深根雜草；安全性較高，易降解；在一定劑量?jī)?nèi)，不具殘留活性，不對(duì)后茬作物造成殘留藥害，遇土壤中的金屬離子即被絡(luò)合鈍化、失效；開發(fā)費(fèi)用低，除草效果好。抗除草劑作物的出現(xiàn)，使除草劑的選擇性已不再成為除草劑發(fā)展的主要障礙，高效、滅生性除草劑將成為除草劑開發(fā)的主流[7]，“滅生性除草劑+抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物”將是除草劑行業(yè)發(fā)展的主要模式。

33加強(qiáng)除草劑使用培訓(xùn)，有效降低使用過(guò)程中的殘留

除草劑的不合理使用是導(dǎo)致雜草抗藥性逐漸增強(qiáng)的根源，合理使用除草劑才能最大程度地減輕抗藥性。合理使用除草劑應(yīng)注意：（1）交替使用、混用，在閾值水平上使用。交替使用除草劑能使抗藥性雜草比敏感型雜草容易控制，這種現(xiàn)象稱為“復(fù)交叉抗性”?；煊贸輨┦菍煞N以上作用特性的除草劑搭配使用，能降低抗性選擇壓。除草劑混用時(shí)應(yīng)根據(jù)此類除草劑的相對(duì)藥性和雜草藥性機(jī)理而決定。但都要考慮兩種除草劑不會(huì)產(chǎn)生交互抗性；（2）控制使用除草劑，正確掌握除草劑經(jīng)濟(jì)閾值。雜草抗藥性選擇壓受到除草劑殘留活性的影響，殘留活性低的除草劑，其選擇壓也低。最理想的方法是在一個(gè)作物生長(zhǎng)季節(jié)，盡量降低除草劑的使用量和使用次數(shù)，同一類型除草劑的使用年限掌握在2～3年為宜。防止過(guò)量使用除草劑，減低抗性選擇壓。實(shí)際上，敏感型個(gè)體的存在有利于抗性個(gè)體與其進(jìn)行異交，產(chǎn)生雜交后代，這種“異交種”會(huì)抑制甚至阻止選擇壓的產(chǎn)生，因此在使用除草劑時(shí)，只要達(dá)到一定的滅草效果即可，不必對(duì)所有雜草“一網(wǎng)打盡”；（3）可在使用除草劑時(shí)添加安全劑和增效劑，這樣可以在減少除草劑使用量的同時(shí)起到較好的除草效果；（4）與具有負(fù)交互抗性的除草劑混用?；煊玫某輨╉毞舷铝袠?biāo)準(zhǔn)：①作用靶標(biāo)。作用靶標(biāo)相同的除草劑混用不利于延緩抗性。作用靶標(biāo)不同的除草劑混用可以顯著地延緩或預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)較大的除草劑產(chǎn)生抗性，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)除草劑產(chǎn)生抗性的雜草會(huì)被搭配除草劑消滅或使其競(jìng)爭(zhēng)力低于野生型?？剐燥L(fēng)險(xiǎn)性小或中等的除草劑（如其他標(biāo)準(zhǔn)適合）適宜作為混用的搭配藥劑，如MCPA、苯達(dá)松、敵稗、西草凈等。②殺草譜。殺草譜相同的除草劑混用可以增效，但無(wú)助于延緩抗性。為延緩抗性而混用的除草劑成分應(yīng)能同樣有效地防除相同的靶標(biāo)雜草，搭配除草劑必須有效地殺死或嚴(yán)重削弱對(duì)風(fēng)險(xiǎn)大除草劑最易產(chǎn)生抗性的雜草。③組成除草劑的持效性。當(dāng)雜草在整個(gè)作物生長(zhǎng)季節(jié)中均能萌發(fā)時(shí)，兩組除草劑的持效性須相近或搭配除草劑較高風(fēng)險(xiǎn)除草劑持效期更長(zhǎng)。對(duì)萌發(fā)期集中的雜草，兩種除草劑的持效期均能超過(guò)雜草萌發(fā)期而取得同等防效；（5）合理噴灑除草劑，采用噴霧均勻的器械，規(guī)范噴藥技術(shù)，減少噴藥量。

相關(guān)部門及農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)應(yīng)聯(lián)合起來(lái)，建立農(nóng)民培訓(xùn)長(zhǎng)效機(jī)制，引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)使用除草劑。開展農(nóng)村環(huán)境調(diào)查，依據(jù)調(diào)查結(jié)果，經(jīng)濟(jì)有效的選擇除草劑類型，減少除草劑殘留。

34轉(zhuǎn)變除草觀念，改革除草方法，綜合防治雜草

轉(zhuǎn)變除草觀念，以全部殺死雜草轉(zhuǎn)為部分抑制雜草。改革除草方法，以單一的化學(xué)防治轉(zhuǎn)為化學(xué)防治與物理防治、生物防治相結(jié)合綜合防治雜草，化學(xué)除草與天然除草劑合用，機(jī)械除草與化學(xué)除草相結(jié)合，適時(shí)采用傳統(tǒng)的除草措施。防止雜草繁殖體進(jìn)入田間，選用無(wú)雜草種子的良種。采用深根翻曬滅除多年生雜草，輪作換茬減少雜草危害。利用隱蔽作用控制雜草，農(nóng)田雜草的生長(zhǎng)多數(shù)需要陽(yáng)光，隱蔽條件下則失去與作物的競(jìng)爭(zhēng)能力，加大作物種植密度的農(nóng)田，封行隱蔽較早，從而可以有效地控制雜草生長(zhǎng)。

總之，近年來(lái)化學(xué)除草劑應(yīng)用后的不良影響，已引起各界人士的普遍關(guān)注。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)除草劑的開發(fā)應(yīng)用提出了更高的要求，使用方便、高效低毒、對(duì)環(huán)境無(wú)污染已成為除草劑今后發(fā)展的新動(dòng)向。

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