杂草是一类以非栽培为目的生长的野生植物,通过与作物争夺光、肥、水、生长空间等途径影响作物的正常生长,进而影响作物的产量和品质。分布在全世界各地的杂草约有三十万种,而其中大约1800种杂草每年造成的产量损失占总产量的9.7%以上。作为一个农业大国,我国的农业发展肯定离不开与杂草的斗争。但是为了获得高产优质的农产品, 除草剂被普遍的使用,在除草剂的广泛应用条件,为了更好了解和使用它,现对其分类和作用进行简单介绍。
1 除草剂的分类
1.1 按除草剂对苗木(或作物)和杂草的选择性分类
1.1.1 选择性除草剂
此类除草剂能杀伤杂草,而不伤害苗木和作物,如用于禾本科作物田间除草的2,4-D、2 甲4 氯和用于稻田的敌稗。
1.1.2 非选择性除草剂
非选择性除草剂只要接触植物,草苗不分,都可杀死,如五氯酚钠、百草枯、敌草隆等,适用于防火道和道路等的灭草。
1.2 按除草剂在植物体内的移动性分类
1.2.1 触杀型除草剂
这类除草剂只能杀伤与除草剂接触的植物部分,不具有传导性。
1.2.2 传导型除草剂
传导型除草剂被植物吸收后,可以在植物体内移动,杀死整株植物。如2,4-D、2 甲4 氯等。
1.3 按除草剂的结构和作用分类
1.3.1 苯酚类
五氯酚钠是此类除草剂中常用的一种,它是一种非选择性的触杀型灭生性除草剂,在植物体内不能传导。可以在播种前,先诱发杂草发芽,然后施用,杀死杂草,待药剂毒性消失后,再播种育苗。主要防除稗草和其他多种由种子萌发的幼草,如鸭舌草、瓜皮草、水马齿、狗尾草、节节草、马唐、看麦娘、廖等。对牛毛草有一定抑制作用。
1.3.2 二苯醚类
除草醚是此类除草剂的代表。除草醚是触杀型除草剂,对人畜毒性低。药剂在植物体内水解成游离酸后易于传导,需光活化后才能发挥除草作用,对杂草幼芽的毒害作用最强。在水中的溶解度很低,容易被土壤吸附,在土壤表层形成毒土层,杂草种子在药层中或药层下发芽时接触药剂,其表皮组织遭破坏,抑制光合作用。杂草幼芽接触药剂,便被杀死。其药效可在土壤表面维持20~30 d,对一年生杂草如稗草、莎草、碱草等杂草和多年生杂草牛毛毡均有显著的杀伤作用,植株越小,效果越好。
1.3.3 苯氧羧酸类
苯氧羧酸类也称生长素类除草剂,此类除草剂中,用量最多的是2,4-D 和2 甲4 氯。2,4-D 是发现最早的一类除草剂,含量在500~1 000mg/kg 可使一些双子叶植物致死,含量再高,对单子叶植物也会发生毒害。它具有高度选择性和内吸传导性,杂草受害后,叶片、叶柄和茎部弯曲,茎部变脆易断,最后整个植株死亡。2 甲4 氯的性能与2,4-D 类似,对防除稻田杂草比2,4-D安全,可在苗期使用。
1.3.4 酰胺类
敌稗就是此类除草剂的代表。敌稗是一种具有高度选择性的触杀型除草剂其施入土壤易分解,只能对植物的地上部分喷雾,主要用于防治稻田稗草,对于旱地的狗尾草、马齿苋也有防治效果。敌稗不能与有机磷农药混用。
1.3.5 取代脲类
此类除草剂以敌草隆为代表。敌草隆是一种传导型除草剂,对一年生和多年生杂草都有较好的杀伤效果,在大剂量使用时,具有强烈的灭生性能。
1.3.6 均三氮苯类
国内已经生产使用的均三氮苯除草剂主要有西玛津和阿特拉津2种。此类药剂都是高度选择性传导型除草剂,用于土壤处理,通过根系被植物吸收,随蒸腾液流上升,传遍全株。施药后10~20 d,杂草便可受到毒害作用。
均三氮苯类最主要的是抑制光合作用,影响同化产物合成。如扑灭津、扑灭通和扑草净对菜豆几种主要代谢过程抑制程度的顺序是光合作用、类脂合成,RNA合成及蛋白质合成。叶绿素可能是均三氮苯除草剂发生毒害作用的主要色素,毒性大小与光照度成正比,在暗处除草剂不起作用。波长为428与658nm时致毒作用最强。失绿是本类除草剂药效的主要症状,首先是叶片尖端失绿干枯,然后 叶片边缘变黄,最后整株枯死。
氮苯类除草剂主要是杀伤杂草幼芽,对种子无杀伤力,对其发芽也无影响。
1.3.7 氨基甲酸酯类
氨基甲酸酯类除草剂在林业上应用的有灭草灵。灭草灵是传导型选择性除草剂可用于防治多种杂草。
2、常见除草剂的作用机理
2.1 二苯醚类
二苯醚类除草剂主要通过植物胚芽鞘、中胚轴吸收进入体内。作用靶标是原卟啉原氧化酶抑制叶绿素的合成破坏敏感植物的细胞膜。此类除草剂的选择性与吸收传导、代谢速度及在植物体内的扼合程度有关。
2.2苯氧羧酸类
苯氧羧酸类除草剂通过韧皮部筛管和根部木质部导管进入传导到植物体内,茎叶吸收的药剂与光合作用产物结合,沿着韧皮筛管向作物体传导,而根部吸收药液随蒸腾流沿木质导管传导,高温、高湿下有利于药液传导。主要抑制光合作用,破坏核酸和蛋白质的合成,干扰植物激素平衡,抑制根对水分、无机盐的吸收,进而使杂草死亡。
2.3酰胺类
酰胺类除草剂是目前世界上广泛使用的除草剂之一。酰胺类除草剂的除草机理是通过在杂草植株体内合成细胞分裂或细胞生长抑制剂、脂类抑制剂而对杂草的生长起到抑制作用。抑制剂主要是抑制植物脂肪和脂肪酸的有机合成,包括对软脂酸和油酸合成的抑制,以及发芽种子里的如淀粉酶和蛋白酶的生物活性进行抑制,从而抑制幼芽和根的正常生长,或抑制生物的电子传递链和光合作用,或干扰植物体正常的蛋白质生物合成,破坏植物生物膜的完整性。
2.4脲类
脲类除草剂主要经植物根系吸收,通过木质部随蒸腾流向幼叶传导积累而起作用。杀草的主要原因是抑制光合作用中希尔反应,阻止叶片对CO2的固定。具体是阻止光合系统Ⅱ中的放氧反应,而灭草隆的杀草作用还在于它与光相互作用中产生有毒的次生物质。
2.5磺酰脲类
磺酰脲类除草剂在农田中是施药量最多的品类。磺酰脲类除草剂按作用方式分类属于选择性内吸传导型除草剂,可防治阔叶杂草,有极低的哺乳毒性。作用靶标为植物体内的乙酰乳酸合成酶(ALS)/乙酸羧酸合成酶(AHAS),通过植物的根、叶吸收,在植物体内双向传导,抑制支链氨基酸缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的生物合成,底物α-丁酮大量积累,细胞在分裂时DNA合成受阻,支链氨基酸的合成不能正常进行,细胞分裂不能正常进行,抑制了ALS/AHAS的活性从而导致植物死亡。其中,氨基酸合成的3种必须酶的缺失或者表达受到抑制,破坏蛋白质的合成,使得植物细胞的有丝分裂停止运作而使得杂草死亡。Stoynova等认为嘧啶磺酰脲类除草剂是在嘧啶环间隔的第2个键和第3个键与ALS产生的中间产物结合,导致ALS酶失去活性,从而使杂草死亡。
2.6均三氮苯类
均三氮苯除草剂阻塞了从水到叶绿素的电子流,使叶绿素发生氧化作用,叶绿体的层状结构渐渐被破坏。另外,通过对光合作用中电子传递系统的抑制而导致叶片内亚硝酸盐积累,促进了对敏感植物的伤害。
2.7氨基甲酸酯类
主要通过根部吸收, 由下向上传导到植物各部位, 干扰代谢过程和抑制生长阶段时的细胞分裂达到去除杂草的目的。氨基甲酸酯类中双氨基甲酸酯除草剂抑制光合作用系统II的传递,而氨基甲酸酯类中的其它产品则是抑制分生组织的细胞分裂。
本文主要简绍了除草剂的分类及其作用机理,旨在让大家能够了解除草剂相关知识,能在使用时根据需要更好选择除草剂类型,避免药害的发生,减少经济损失。
参考文献
[1]陶化胡化杂草化学防除施用技利M],北京:化学工业出版化2009.
[2]赵善欢,植物化学保护[M].北京:农业出版化19(第2版),325-334
[3]严明强,刘晓才,云崇容.除草剂分类及安全使用方法[J].汉中科技,2009(6):16-17.
[4]除草剂的分类[J].新疆农垦科技,2004(2):20.
[5] 甄英琴, 垢敬, 李葳, 等. 浅谈磺酰脲类除草剂的发展现状[J]. 天津农林科技, 2004, 181 (5): 22-24.
[6]STOYNOVA E, PETROV P, SEMERDJIEVA S. Some effects of chlorsulfuron on the ultrastructure of root and leaf cells in pea plants[J]. Journal of Plant Growth Regulation, 1997(16): 1-5.
[4]徐磊.磺酰脲类除草剂的发展评析[J].农药市场信息,2020,5:9-31.
[5]Su W C, Sun L L, Ge Y H, et al. The residual effects of bensulfuron-methyl on growth and
photosynthesis of soybean and peanut[J]. Photosynthetica, 2018, 56(2):670-677.
[7]Bartha,R .;Pramer,D,Trnasformation of the herbicide methyl-N-(3,4-dichlorophenyl)-carbamate(Swep) in soil.Bulletin of EnvironmentalConamination and Toxicology 1969,4(4)240-245.
[8] Zhang,L.;Hang,P.;Zhou,X.;Dai,C.;He,Z.;Jiang,J., Mineralization of the herbcides characterization of a new amidase forhydrolyzing swep. Microbial Cell Factories 2020,19(1).1-11.