除草劑作為使用量最大的農藥種類,將人們從繁瑣的手工除草中解放了出來。作為化學農藥取代手工除草的重要方式,就像一把雙刃劍,其帶來的藥害問題也是給農業相關從業者造成了巨大的困擾……
除草劑對作物的藥害,已是一個影響農業穩產、增產的重要問題。
一、除草劑產生藥害的原因
除草劑產生藥害可能包括多種因素的綜合作用,與殺蟲殺菌劑產生藥害不同的是,除草劑藥害將會帶來巨大的損失,輕則減產,重則顆粒無收。
除草劑藥害大致可分為以下5類:
1. 技術性藥害
不可否認的是目前我國農業從業者的絕大多數仍然植保技術不夠,大多農民種植仍然是依賴經驗主義,這就使得使用不當造成的藥害頻發。
這種技術性藥害多由施藥劑量、施藥時期、除草劑混用、施藥器械等方面使用或選用不當造成。關於施藥量,大多數的農户在農田用藥時,由於沒有專門的計量工具,常有意無意或私自增加藥劑用量,認為“濃度越高,效果越好”,而在對待除草劑時也持想當然的態度,錯誤地認為用藥量越大,除草效果越好。使用量過大極易造成對作物的藥害,特別是在應用超高效除草劑以及遇到低温、多雨的氣候條件時,藥害現象會更為普遍與嚴重,而且在作物幼苗期也會更為突出。
另外我國農民仍普遍存在着用同一套噴霧器噴施各類農藥的現象,而且使用的是切向離心式渦流芯噴頭,這種噴頭導致農民一直採用落後的左右擺動噴杆的噴施方式,這種左右擺動噴杆的施藥方式很難保證噴施均勻,這一點又恰恰是使用除草劑,尤其是高活性除草劑時必須予以避免的。
施藥技術欠缺導致的除草劑藥害是當前藥害發生的主要原因。
2. 殘留性藥害
在上個世紀80年代,世界各大農藥公司競相開發出磺酰脲類、咪唑啉酮類除草劑,這類除草劑品種具有活性高、除草效果好、殺草譜廣、用藥成本低等優點。但是其缺點也非常明顯,在土壤中殘留時間較長,一般可達2~3年,長的可達4年,在連作和輪作農田中使用極易造成後茬作物藥害,減產甚至絕產。長殘效除草劑在作物輪作,土地流轉時就可能造成對下茬作物的藥害。
例如,20世紀90年代中期江蘇、安徽等地因使用胺苯磺隆,後茬水稻曾發現大面積藥害,2000年以後胺苯磺隆藥害事件更是頻繁發生,已嚴重影響了農業生產。作為磺酰脲類高效除草劑的氯磺隆、甲磺隆雖然除草效果較好,但對下茬棉花、玉米、大豆、花生等旱作物的藥害嚴重,對水稻也有一定的抑制作用,即使進行耕翻也不能消除土壤中殘留的藥劑對後茬作物的不利影響。
3. 飄移性藥害
有部分除草劑飄移性較大,在規定農作物上施用時,極易飄移到鄰近作物上,產生飄移藥害。飄移藥害最常見的是2,4-D丁酯及其混劑。之前美國的麥草畏禁用事件,其一個重要的原因就是麥草畏的易漂移的特性。激素類除草劑易造成漂移性藥害。
2,4-D相關產品在使用時霧點可飄至1000m以外的距離,在玉米田上應用,鄰近的大豆、葵花、西葫蘆等作物上易發生藥害。在2007年,吉林省吉林市地區釀酒山葡萄遭受歷史上嚴重除草劑藥害,經調查確認是糧農在玉米田噴施2,4-D丁酯飄逸到附近的葡萄種植區所致。據統計受到漂移藥害的土地,受害輕的地塊減產可達30%~50%,嚴重地塊甚至絕收毀種。而對於一些滅生性除草劑(如草甘膦)霧滴本身飄移性不強,常規噴藥一般不會飄移到鄰近作物上,但是在遇到有風的天氣條件下極容易隨風飄移到鄰近作物上。
4. 條件性藥害
温度、濕度、光照、風雨等氣象條件對除草劑的藥效發揮有着至關重要的作用,但也可能造成藥害。有研究報道,當土壤温度低於15℃時在大豆上使用三氟羧草醚,或土壤温度低於5℃時在小麥上使用炔草酯時,會因藥物不容易在植株體內降解而引起藥害。
乙草胺作為一種廣泛應用的土壤處理的除草劑,正常條件下,對作物較安全,但遇到施用後下暴雨的情況,則作物極易遭受藥害。
5. 質量性藥害
在農藥市場混亂的情形下,有一部分不法廠商及經銷商將一些假冒偽劣除草劑推向市場,由於這些除草劑為三無產品,質量較差。使用了這類除草劑,輕則達不到好的除草效果,重則可能產生藥害。
二、不同類型除草劑造成藥害的症狀
1. 芳氧苯氧丙酸類除草劑
此類除草劑相對來説較易對作物形成藥害,最先影響幼嫩生長組織,心葉枯黃,繼而老葉發黃、變紫,然後枯死,整個植株生長受抑制,植株矮小。
2. 二硝基苯胺類除草劑
此類除草劑的典型症狀是根生長受抑制,根短而粗,根尖變厚,莖基或胚軸膨大,嚴重受害時不能出苗。
3. 三氮苯類除草劑
此類除草劑對作物藥害症狀為脈間失綠、葉緣發黃,進而葉片完全失綠、枯死。老葉片受害比新葉片重。
4. 取代脲類除草劑
此類除草劑和三氮苯類除草劑的藥害相似。
5. 二苯醚類除草劑
此類除草劑的藥害症狀為葉片壞死斑。嚴重受害,整個葉片乾枯、脱落。
6. 硫代氨基甲酸酯類除草劑
此類除草劑造成禾本科作物葉片不能從胚芽鞘中正常抽出,闊葉作物葉片畸形成杯狀。
7. 酰胺類除草劑
此類除草劑的典型藥害症狀是幼苗矮化、畸形。單子葉作物受害症狀為心葉緊緊捲曲,不能正常展開。雙子葉作物幼苗葉片皺縮成杯狀,中脈縮短,葉尖向內凹。
8. 聯吡啶類除草劑
此類除草劑的藥害症狀為葉片出現灼燒斑、枯死和脱落。
9. 磺酰脲類和咪唑啉酮類除草劑
此類除草劑的藥害症狀出現較慢,在施藥後1~2周才逐漸出現分生組織區失綠、壞死,進而才發生葉片失綠、壞死。
10. 激素類除草劑
激素類除草劑所造成的作物藥害的典型症狀是畸形,如葉片皺縮、成葱葉狀,莖和葉柄彎曲,抽穗困難畸形穗。
除草劑產生的藥害也並非無解,除草劑安全劑的出現可以降低部分除草劑產生藥害的可能性。
三、什麼是除草劑安全劑?
除草劑安全劑(safener)又稱為解毒劑(antidote)或保護劑(protectant),是指用來保護作物免受除草劑的藥害,從而增加作物的安全性和改進雜草防除效果的化合物。
除草劑安全劑也並非萬能,它只用於提高除草劑選擇性,以及加強相關作物的抗逆性。對技術性藥害和漂移性藥害等有一定的防範作用。
四、除草劑安全劑的作用機理
除草劑安全劑的作用機理各不相同,但總結起來都是能夠調節除草劑在作物中的代謝,大部分安全劑都像“生物調節器”一樣增強了除草劑的代謝解毒作用。有效的安全劑,必須能夠讓被保護作物的根或芽吸收,並且和作物保護系統發生反應,以增強被保護作物對特定除草劑的耐性。安全劑在保護作物中的吸收富集、保護基因轉錄和酶活性增強已得到有效的證明。
但是,除草劑安全劑在保護過程中的膜間傳感器和信號轉導系統機制仍然不清楚。
五、除草劑安全劑的發展歷程
1947年Hoffmann發現,將2,4-D施加到之前用2,4,6-涕處理過的番茄,番茄不會產生藥害;將燕麥靈施加到之前用2,4-D處理過的小麥上,小麥不會產生藥害。Hoffmann認為這並不是一種偶然現象,經過對這種相互關係的長期研究,其於1962年首次提出了安全劑這一概念。經過幾年研究,Hoffmann研發出了1,8-萘二甲酸酐(NA),NA是第一個安全劑,在向用NA處理過的玉米施用硫代氯基酸酯除草劑時不會產生藥害。NA於1972年被Gulfoil公司進行商品化後投入市場使用。隨後有數百種具有安全劑作用的化合物被研究出來,目前有30餘種已經被商品化。
六、目前市場上主流的10種除草劑安全劑
1. NA
Gulfoil公司於1972年將NA商品化之後推向市場。NA常作為異惡草酮、苯磺隆、氟嘧磺隆、煙嘧磺隆等磺酰脲類除草劑的安全劑。據研究數據,NA對抗性玉米的保護係數為3~4倍,對敏感性玉米的保護係數為7.5倍。
2. 二氯丙烯胺(dichlormid)
由美國Stauffer公司研發的安全劑二氯丙烯胺(N-二烯丙基-2,2-二氯乙酰胺)俗稱氯草烯安,是一種能夠解除與其結構相似的除草劑,如乙草胺、異丙甲草胺、某些磺酰脲對作物產生藥害的安全劑。用二氯丙烯胺對玉米使用8.96kg/hm2的劑量處理後可顯著降低藥害。在配製菌達滅種衣劑、土壤處理劑時用二氯丙烯胺作為復配助劑可減少藥害。
3. 解草酮(benoxacor)
Ciba-Geigy公司研發的安全劑解草酮(4-二氯乙酰基-3,4-二氫-3-甲基-2H-1,4-苯並噁嗪)可作為異丙甲草胺、氯乙酰胺類等除草劑Emethenamid(SAN582H)的安全劑。異丙甲草胺施加到玉米時若加入0.06~0.12kg/hm2的解草酮作為安全劑可減少對玉米的藥害
4. 肟醚安全劑
Ciba-Geigy公司研發的商品名為Coneep的安全劑解草胺腈(cyometrinil,氰基甲氧基亞氨基苯乙腈)對異丙甲草胺等除草劑的解毒作用較二氯丙烯胺好。解草胺腈用作種衣劑可以減少異丙甲草胺對高粱和水稻的藥害。與解草胺腈有着相似功能的氟草肟[fluxofenim,4-氯苯基-2,2,2-三氟甲基酮肟(1,3-二氧戊環-2-基)甲基醚]和解草腈[oxabetrinil,α-(1,3-二氧戊環-2-基)甲氧基亞氨基苯乙腈]能夠提高異丙甲草胺、甲草胺等除草劑和選擇性減少對玉米的藥害。
5. 解草唑(fenchlorazole)
Hoechst公司開研發的商品名為Puma的除草劑的有效成分為解草唑[1-(2,4-二氯苯基)-5-氯甲基-1H-1,2,4-三唑-3-甲酸乙酯]和噁唑禾草靈。適用於除小麥、黑麥中的一年生的禾本雜草。Puma為一種芽後除草劑,添加解草唑保護作物免受噁唑禾草靈藥害。
6. 解草啶(fenclofim)
Ciba-Geigy公司研發的安全劑解草啶(2-苯基-4,6-二氯嘧啶),在苗前處理種子可以減輕直播田丙草胺對水稻的藥害。商品名為Sofit的除草劑的主要成分為丙草胺和解草啶,加入解草啶後大大提高了Sofit對水稻的選擇性,Sofit可以用於防除水稻田中的鴨舌草、稗草、異型莎草等雜草,防除效果達到90%以上。
7. 吡唑解草酯(mefenpyr-diethyl)
AgrEvo公司研發的安全劑吡唑解草酯[1-2,4-二氯苯基-4,5-二氫-5-甲基-1H-吡唑-3,5-二甲酸二乙酯]與除草劑精噁唑禾草靈聯用能減少對小麥、黑麥、大麥等作物的藥害。
8. 解草胺(flurazole)
Ciba-Geigy公司和Monsanto公司研發的安全劑解草胺(2-氯-4-氟甲基-5-噻唑甲酸苄酯)常被用作種衣劑來減輕異丙甲草胺、乙草胺對高粱的藥害。同時,解草胺也可作為氟嘧磺隆、特丁磷、氟嘧磺隆對玉米的安全劑。
9. 解毒喹(Cloquintocet-mexyl)
Ciba-Geigy公司研發的安全劑解毒喹(5-氯-8-喹啉基氧乙酸-1-甲基已基酯)可以加強除草劑炔草酯在穀類作物中的解毒作用,從而達到增強炔草酯選擇性的目的。
10. BAS145138
由BASF公司研發的安全劑BAS145138[1-二氯乙酰基-六氫-3,3,8-三甲基吡咯[1,2-a]嘧啶-6(2H)-酮]處理玉米種子可以減輕異丙甲草胺、乙草胺對玉米的傷害。(來源:磊子侃農藥)