除草劑應(yīng)用現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

馮程程+馬紅

摘要：除草劑是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)必不可少的一項(xiàng)技術(shù)，是農(nóng)田防除雜草最有效的工具，是農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的保證。然而近幾年隨著除草劑大量、廣泛的使用，除草劑藥害、雜草抗藥性、除草劑的長殘留等一系列問題也產(chǎn)生了。本文綜述了我國目前除草劑應(yīng)用現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：除草劑；藥害；雜草抗藥性；長殘留性；雜草種群

中圖分類號(hào)：S-1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2014）08-0111-03

除草劑是當(dāng)前農(nóng)田雜草防除中最有利的工具，具有經(jīng)濟(jì)、高效、省時(shí)、省工等特點(diǎn)，有的品種還兼有促進(jìn)植物生長的作用。除草劑能夠大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化必不可少的一項(xiàng)技術(shù)，是農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的保證。農(nóng)田雜草是一類嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要生物災(zāi)害。19世紀(jì)末期，歐洲人在防治葡萄霜霉病時(shí)，發(fā)現(xiàn)硫酸銅能防治麥田一些十字花科雜草而不傷害作物，這是農(nóng)田化學(xué)除草的開端。1932年選擇性除草劑二硝酚與地樂酚的發(fā)現(xiàn)，使除草劑進(jìn)入了有機(jī)化合物的領(lǐng)域^[1]。1942年美國Zimmerman等發(fā)現(xiàn)了2，4-D具有生長調(diào)節(jié)作用，并具有內(nèi)吸傳導(dǎo)及選擇性除草原理作用，就此開辟了化學(xué)除草的新紀(jì)元。自此許多除草劑新品種不斷涌現(xiàn)，主要有二苯醚類、苯氧羧酸類、酰胺類、環(huán)己烯酮類、咪唑啉酮類、磺酰脲類等，并以雜環(huán)類和含氟化物發(fā)展最為迅速^[2]。1975年，使用范圍極廣的滅生性除草劑草甘膦問世，由于其優(yōu)良的傳導(dǎo)性，很快成為全球除草劑市場中舉足輕重的品種^[3]。我國從1956年開始在稻田試驗(yàn)2，4，5-T，1958年沈陽化工場開始生產(chǎn)2，4-D丁酯，揭開了我國除草劑工業(yè)的歷史。1960—1970年，敵稗、除草醚、撲草凈等除草劑的開發(fā)使水田除草有了較大發(fā)展^[4]。20世紀(jì)70年代以后，取代類、三氮苯類一些品種陸續(xù)開始生產(chǎn)并投入使用，我國化學(xué)除草面積達(dá)170萬hm2，之后化學(xué)除草面積進(jìn)一步擴(kuò)大^[5]。20世紀(jì)80年代是我國除草興旺發(fā)展的時(shí)期，化學(xué)除草面積達(dá)脲1 300多萬hm2，其中以磺酰脲類（綠磺隆、甲磺?。?、咪唑啉酮（咪唑乙煙酸）、磺酰胺類及嘧啶水楊酸為代表的超高效除草劑系列品種，開創(chuàng)了化學(xué)除草劑的“超高效時(shí)代”^[6]。到20世紀(jì)90年代中期化學(xué)除草面積達(dá) 4 000萬hm2，占我國播種面積的1/4^[5]。然而隨著除草劑的廣泛與長期使用，除草劑藥害、毒性與污染，雜草抗藥性，雜草種群變化，病蟲害變化，施藥技術(shù)落后等問題隨之產(chǎn)生，近年來除草劑面臨的問題越來越嚴(yán)峻。2002年統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，我國農(nóng)田草害發(fā)生面積503.5萬hm2，由于雜草危害減產(chǎn)糧食達(dá)175億kg^[7]。

1 除草劑藥害

高活性除草劑的開發(fā)應(yīng)用在為農(nóng)業(yè)帶來益處的同時(shí)，由于使用不合理、誤用、濫用、混用不當(dāng)，除草劑藥害問題日益突出，對(duì)農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害。1984年，陜西省冬小麥應(yīng)用2，4-D丁酯大面積產(chǎn)生藥害。1988年，江蘇省鹽城地區(qū)冬小麥應(yīng)用百草敵大面積產(chǎn)生藥害。1993年，江蘇省冬小麥?zhǔn)褂寐然锹　ぜ谆锹』靹┰斐珊蟛缬?33.3 hm2玉米、甘薯、大豆受害^[8]。2000年以來，安徽省每年發(fā)生除草劑產(chǎn)品質(zhì)量問題或不正確使用導(dǎo)致藥害事件數(shù)十起，每起受害面積1 300～33 000 hm2不等，直接經(jīng)濟(jì)損失700萬～4 500萬元^[9]。2005—2006年安徽省五河縣各類農(nóng)作物發(fā)生藥害面積約 2 110 hm2，經(jīng)濟(jì)損失3 322.4萬元。據(jù)不完全估計(jì)，2009年僅湖南省因除草劑造成的藥害面積就有666.7 hm2左右，其中長沙縣有一戶煙農(nóng)就達(dá)近 6.7 hm2，幾乎絕收^[10]。除草劑產(chǎn)生藥害的原因有很多。作物敏感期施藥造成藥害，如棉花對(duì)二甲四氯、2，4-D特別敏感，稍有其氣味，棉葉就成雞爪葉，需特別小心。使用長殘留除草劑造成藥害，如磺酰脲類除草劑使用后殘留期較長，對(duì)后茬敏感作物容易造成藥害^[11]。除草劑本身安全系數(shù)小造成藥害，除草劑的安全系數(shù)應(yīng)達(dá)2以上，但有一些藥劑達(dá)不到2，如48%百草敵麥田安全化除，用量需 3 000 mL/hm2，但超過375 mL/hm2就可能產(chǎn)生藥害，安全系數(shù)只有1.2^[12]。除草劑雜質(zhì)的影響造成藥害，如殺草丹常會(huì)混雜鄰位殺草丹，鄰位殺草丹對(duì)稻芽的毒害比對(duì)位殺草丹大17倍。除草劑的淋溶性影響造成藥害，如稻樂思即都爾，水溶解度達(dá)530 mg/L，在土中很易淋溶，漏水稻田或藥后2～3 d 放水，農(nóng)藥就隨水滲至稻根，造成藥害^[13]。農(nóng)田操作管理不當(dāng)造成藥害，如稻谷萌芽前排水不及時(shí)，或田面不平、排水不凈均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重藥害。除草劑使用方法不當(dāng)造成藥害，如在使用除草劑乙·莠時(shí)，它的用藥時(shí)期較短，適宜在玉米播種出苗期使用，而有的農(nóng)民在玉米出苗后3葉期還在施用^[14]。除草劑飄移藥害，如2，4-D防除小麥水稻中雙子葉雜草時(shí)，霧滴飄移到雙子葉作物蔬菜、果樹、敏感作物上產(chǎn)生藥害；玉米田應(yīng)用滅生性除草劑百草枯，在稻田壩埂上使用草甘膦，如果防護(hù)措施不嚴(yán)，會(huì)有少量霧滴落到玉米下部的葉片上或稻田邊緣的葉片上，極易造成局部藥害^[15]。施藥器械不標(biāo)準(zhǔn)、噴霧器清潔不徹底、作業(yè)不標(biāo)準(zhǔn)造成藥害，如噴藥儀器不標(biāo)準(zhǔn)，造成噴藥量不均勻，使作物局部受害；稻田毒土法施藥時(shí)，土壤與除草劑混拌不勻，造成水稻局部受害^[16]。使用噴過除草劑的噴霧器時(shí)，不及時(shí)清洗噴霧器，使噴霧器中殘留藥液，就進(jìn)行下一項(xiàng)操作，容易造成藥害，如噴過芐嘧磺隆、吡嘧磺隆等高效除草劑的噴霧器械，未及時(shí)清洗就噴施其他殺蟲、殺菌劑防治蔬菜病蟲，引起嚴(yán)重藥害^[17]。除草劑施用時(shí)期不當(dāng)造成藥害，如在玉米田應(yīng)用2，4-D丁酯，苗后莖葉處理比播后苗前土壤處理易產(chǎn)生藥害^[18]。異常環(huán)境條件造成藥害，如稻田應(yīng)用丁草胺、莎稗磷，在低溫多雨以及水層過深時(shí)，水稻幼苗顯著受抑制，甚至有死苗現(xiàn)象；苯達(dá)松、氟磺胺草醚等在高溫干旱條件下噴灑，會(huì)使大豆葉片有燒灼狀的褐色枯斑^[19]。除草劑混用藥害，如防除大豆田雜草時(shí)，將三氟羧草醚與烯禾定混用，會(huì)加重三氟羧草醚對(duì)大豆的危害；敵稗與2，4-D、有機(jī)磷、氨基甲酸酯及硫代氨基甲酸酯殺蟲劑混用，嚴(yán)重抑制水稻體內(nèi)使敵稗水解的芳基酰胺酶的活性，從而使水稻受害^[20]。

2 雜草抗藥性

近年來除草劑高頻率、大面積的使用，在給農(nóng)民帶來方便的同時(shí)，也伴隨雜草產(chǎn)生抗藥性的問題。目前，雜草抗性問題越來越突出，備受全球關(guān)注。雜草種群內(nèi)，個(gè)體的多實(shí)性、易變性、多型性及對(duì)環(huán)境的高度適應(yīng)性和遺傳多樣性是產(chǎn)生抗性的內(nèi)在因素^[21]，而除草劑的選擇壓力和作用靶標(biāo)單一誘發(fā)抗性個(gè)體的產(chǎn)生起到篩選抗性的作用^[22]。多年連續(xù)使用某單一選擇性除草劑或作用機(jī)制相同的不同除草劑，雜草群體中敏感個(gè)體被不斷殺死，而抵抗力和適應(yīng)性強(qiáng)的抗性個(gè)體被保留下來，并不斷產(chǎn)生種子，種群中抗性個(gè)體不斷增加，這樣年復(fù)一年，種群中抗藥性生物型逐漸成為主體^[23]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球共有200多種雜草對(duì)除草劑產(chǎn)生抗性^[24]。例如加拿大由于使用均三氮苯類除草劑，玉米田施藥量大，雜草抗性增加，已出現(xiàn)禁止使用阿特拉津和西瑪津的情況^[11]。1957年在加拿大首次發(fā)現(xiàn)野胡蘿卜（Daucus carota）抗激素類除草劑的生物型^[25]。1970年Ryan報(bào)道了歐洲千里光（Senecio dubitabilis）對(duì)三氮苯類除草劑產(chǎn)生抗性，之后全世界報(bào)道的抗藥性雜草種類不斷增加^[21]。據(jù)LeBaron報(bào)道，1990年世界上有31個(gè)國家和地區(qū)共發(fā)現(xiàn)113種抗性雜草^[26]。1995—1996年，國際抗除草劑雜草調(diào)查委員會(huì)記錄了42個(gè)國家和地區(qū)的183個(gè)抗除草劑雜草生物型。2000年，全球44個(gè)國家已發(fā)現(xiàn)233種抗性雜草生物型對(duì)17類除草劑產(chǎn)生了抗性，抗除草劑雜草的種類呈上升的趨勢(shì)，其分布范圍已遍及六大洲^[27]。到2012年11月4日，美國雜草抗性網(wǎng)上公布了37個(gè)生物型雜草對(duì)除草劑產(chǎn)生抗性^[28]。抗性雜草生物型最多的是ALS抑制劑，涉及五類化合物：磺酰脲（SU）、咪唑啉酮（IMI）、三唑嘧啶（TP）、嘧啶氧苯甲酸（CPOB）及磺酰胺羰基-三唑啉酮。ALS抑制除草劑是目前應(yīng)用最廣泛的除草劑，因?yàn)槠涓咝?、廣譜、低用量、選擇性強(qiáng)而在世界各地迅速大面積應(yīng)用^[29]。截至目前，全球共計(jì)報(bào)道127個(gè)生物型的抗性雜草，抗ALS抑制劑的雜草數(shù)量99種，遠(yuǎn)超其他除草劑的抗性雜草數(shù)量。其次是光系統(tǒng)Ⅱ抑制劑，抗性生物型69個(gè)。第三為ACCase抑制劑，抗性生物型42個(gè)^[24]。1997年發(fā)現(xiàn)，在馬來西亞連續(xù)使用草甘膦10年后，牛筋草（Eleusine indica）產(chǎn)生了抗性，抗性提高了8～12倍。1999年末，在智利果園農(nóng)民發(fā)現(xiàn)草甘膦防治多花黑麥草（Lolium multiflorum）效果很差，連續(xù)使用草甘膦8～10年造成的選擇壓力是雜草抗性發(fā)展的結(jié)果^[30]。我國在黑龍江省大豆田廣泛應(yīng)用的咪唑乙煙酸與氯嘧磺隆，這種單一靶標(biāo)酶（乙酰乳酸合酶，ALS）的除草劑的輪回或重復(fù)使用，對(duì)作物田雜草產(chǎn)生高選擇壓力，雜草對(duì)靶標(biāo)ALS的除草劑抗性明顯增加^[29]。江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)6年使用綠磺隆的昆山市，牛繁縷的抗藥性明顯增加。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)提出我國稻田稗草在使用丁草胺8～12年的地區(qū)，對(duì)丁草胺的抗性比為1.27～5.42，在使用禾草丹10年以上的地區(qū)，對(duì)禾草丹的抗性比>2.8^[18]。

3 除草劑的長殘留性與污染

長殘效除草劑有莠去津、咪唑乙煙酸、胺苯磺隆等，它們對(duì)土壤、水源、環(huán)境等有殘留毒性，有的除草劑還有致畸、致癌、致突變的作用。例如，在德國和荷蘭等國發(fā)現(xiàn)地下水源受到莠去津的嚴(yán)重污染引起人們的不安；意大利和越南大量使用2，4-D引起了當(dāng)?shù)匦律鷭雰夯?，婦女流產(chǎn)增多^[31]。長殘留除草劑在土壤中殘留時(shí)間長，一般可達(dá)2～3年，有的可達(dá)3～5年，在輪作農(nóng)田中使用極易造成后茬作物藥害，植株無法正常生長，減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，造成嚴(yán)重?fù)p失。如前茬施用2，4-D丁酯、2甲4氯除草劑的田地里種植蔬菜，可使其根、莖、葉、花和果畸形；上茬作物應(yīng)用莠去津后，下茬不能種植黃瓜、甜菜、谷子、水稻、大豆、煙草等^[32]。1981年Richardson首先發(fā)現(xiàn)了氯磺隆對(duì)后茬甜菜有著嚴(yán)重的藥害。1983年Zim等發(fā)現(xiàn)氯磺隆對(duì)后茬玉米、向日葵及菜豆有藥害^[17]。1994年，四川省冬小麥?zhǔn)褂眉谆锹≡斐珊蟛缬?67 hm2早稻與 200 hm2 玉米、棉花受害。1993年江蘇省在麥田使用氯·甲磺隆混劑，在近140 hm2農(nóng)田中對(duì)后茬玉米、大豆和甘薯造成藥害。1994年四川省使用甲磺隆防治麥田雜草，使近 2 000 hm2 后茬玉米、棉花受害^[33]。1994年浙江、江蘇、安徽等省冬油菜使用胺苯磺隆，造成后茬逾 2萬hm2 早稻受害^[34]。2000年黑龍江856農(nóng)場 66.7 hm2 向日葵因上茬玉米和大豆分別使用莠去津及賽克津?qū)е孪虏缦蛉湛a(chǎn)生藥害^[34]。2006年河南省由于苯磺隆除草劑的長殘留影響，致使 7 000 hm2 后茬作物產(chǎn)生藥害，受損嚴(yán)重^[16]。

4 農(nóng)田雜草種群變化

除草劑之所以能引起雜草群落的變化，是由于對(duì)雜草具有一定的選擇性，有些除草劑可用在禾谷類田中防除闊葉雜草，有些則用于闊葉作物田防除禾本科雜草。有些雖能兼治禾本科和闊葉雜草，但對(duì)不同雜草的毒性仍有差別。長期使用同一種或同一類除草劑后，大量對(duì)除草劑敏感的群體被殺死而減少，而另一些不敏感或已產(chǎn)生抗性的群體得以存活，致使雜草群落發(fā)生改變而逐漸演替，使次要地位的雜草可能演替為優(yōu)勢(shì)雜草。在雜草地和棄耕田作物生態(tài)環(huán)境，連續(xù)1～4年單一使用 2，4-D、西瑪津，雜草群落的物種組成和個(gè)體數(shù)量會(huì)發(fā)生顯著變化^[15]。例如美國西部的禾本科雜草發(fā)展成為嚴(yán)重的問題，就是與2，4-D類除草劑長期廣泛使用分不開的。禾谷類作物田連年使用2，4-D丁酯，導(dǎo)致闊葉雜草減少，而野燕麥、看麥娘等禾本科雜草逐年增多^[18]。我國1948年開始在稻田使用2，4-D類激素型除草劑，使雙子葉雜草受到抑制，而稗草上升為主要雜草；1959年后推廣除稗劑，有效抑制了稗草，但又使某些莎草科及多年生雜草有所發(fā)展，如野慈姑、莎草等^[34]。在上海地區(qū)，冬麥田長期使用 2，4-D 等選擇性除草劑后，闊葉雜草逐漸減少，而看麥娘、日本看麥娘與禾本科雜草增加；改用氯磺隆后盡管減少了看麥娘、日本看麥娘等雜草的危害，卻又使硬草等種群迅速增長，上升為優(yōu)勢(shì)群體，也使得原先僅分布于非作物生態(tài)環(huán)境的棒頭草侵入麥田成為惡性雜草^[1]。黑龍江省在大豆田使用氟樂靈防除雜草后，鴨跖草、蒼耳、狼把草、風(fēng)花菜、龍葵、苣荬菜等闊葉雜草取代了稗草、野燕麥等禾本科雜草。在玉米田使用西瑪津控制了多種一年生雜草，卻使一些耐藥性的禾本科雜草及一些多年生雜草增加^[35]。草甘膦的連續(xù)使用，促使雜草群落發(fā)生顯著變化，如連續(xù)應(yīng)用草甘膦3年以上，番薯、小白灑草、刺萵苣、地膚、蒼耳、莧、藜、豬毛菜等增多^[36]。在多年連續(xù)使用磺酰脲類除草劑防治麥田落葉雜草，引起麥田雜草群落變化，原以播娘蒿為主要種類的雙子葉雜草群落演變成以雀麥、播娘蒿為主的單、雙子葉混生雜草群落，并且雀麥的數(shù)量逐年增加^[34]。

由此看來我國除草劑使用面臨著相當(dāng)嚴(yán)峻的問題。這與部分使用者尤其是農(nóng)民知識(shí)水平欠缺、專業(yè)技術(shù)水平較低、不了解除草劑選擇使用知識(shí)密不可分。除草劑使用者應(yīng)多了解除草劑使用知識(shí)，合理安全地使用除草劑，減少對(duì)農(nóng)作物的藥害，提高配制和使用水平，不要隨意加大配藥濃度。注意噴藥方式，及時(shí)清洗機(jī)械等。除此之外合理交替使用除草劑，作物輪作，土壤耕作以及栽培措施在內(nèi)的綜合治理可以避免或減少雜草抗性。施用除草劑應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的劑量使用，避免超量使用長殘效除草劑，盡量選用高效、低毒、低殘留、環(huán)保型農(nóng)藥。只有在正確合理使用除草劑的前提下，才能更好提高作物產(chǎn)量，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)更高更快發(fā)展。

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