化學除草劑研發與應用中存在的問題及解決對策

摘要：介紹了化學除草劑的發展進程及存在問題，并提出降低化學除草劑殘留危害的對策，從而為化學除草劑的合理使用提供參考依據。

關鍵詞：化學除草劑；發展歷程；分類；問題；對策

中圖分類號：S482.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）04-0126-04

化學除草劑已廣泛用于農田耕地、森林、草原、城市綠化區等除草。有的除草劑對所有雜草都有滅生作用，但由于其藥害殘留嚴重，而不能應用于大田中。目前，高效、低毒、廣譜、低用量、對環境污染小的一次性處理劑品種成為世界除草劑發展的主流。

1國內外除草劑的發展歷程

11國外除草劑的發展歷程

病、蟲、草害長期以來制約糧食產量。據估計，因草害全世界糧食年產量平均損失潛在產量的12%。化學除草方法方便、有效、經濟，已成為現代農業生產技術中不可缺少的組成部分。除草劑的使用，不僅提高了勞動生產率、改善了勞動條件，而且還促進栽培技術的革新，如免耕法和地膜栽培法等的發展，從而保證了農業高產、穩產。

農田化學除草最早為無機化學除草劑的使用，始于19世紀末期。且早期的除草劑大多是滅生性的無機鹽類除草劑，如亞砷酸鹽類、氯酸鈉等，且應用有限。有機化學除草劑始于1932年選擇性除草劑二硝酚的發現。20世紀40年代美國的Zimmerman和Hitchcock發現2，4-D的除草活性，使得有機除草劑工業迅速發展。1945年美國化學涂料公司銷售第一個選擇性除草劑——Weedone。20世紀50～60年代，主要開發芽前除草劑，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、對環境無污染等特點，使得有機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，世界除草劑超過殺蟲劑而躍居第一位，占農藥總銷售額的41%。20世紀80年代，超高產除草劑磺酰脲類化合物的發現，使除草劑的開發和應用又邁向新的臺階，從而成為農藥研究和應用中最活躍的領域。90年代開發高效安全的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。近年來，為減輕除草劑對作物的藥害，擴大使用范圍，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，可延長除草劑在土壤中持效期的延效劑也正在開發。為適應各種用途的需要，除草劑的復合制劑也取得很大發展。

目前，世界除草劑年總產量折合有效成分為（70～80）×104 t，占農藥總產量的50%左右[1]。世界上一些大的農藥公司在生物工程領域投入較大的人力和資金，開發對某種農藥具有抗性的農作物，尤其是抗除草劑的農作物。如美國的孟山都公司，開發抗草甘膦的大豆、棉花和水稻等作物。此外，杜邦公司開發了抗磺酰脲類除草劑的大豆和棉花。這些轉基因作物的出現，將對世界農藥產品結構產生巨大影響，從而推進除草劑的高速發展，使除草劑在農藥市場上的份額進一步提高。

12國內除草劑的發展歷史

我國除草劑工業基本上仿制國外產品。1958年沈陽化工廠開始生產2，4-D，從而揭開我國工業生產除草劑的歷史。20世紀60～70年代我國主要生產苯酚、氨基甲酸酯類、尿嘧啶類、酰胺類、苯氧羧酸類除草劑，開發生產20多個除草劑品種。80年代開始，除草劑工業發展速度明顯加快，相繼開發出二硝基苯胺類、有機磷類、咪唑啉酮類、磺酰脲類除草劑。

目前，我國生產的除草劑約120個品種，原藥生產廠家110多個，制劑加工和復配生產廠家500多家。近20年來，國內除草劑不僅在產量上發生了變化，在產品結構上也發生了比較大的變化，其中下降較大的是苯甲酸類、苯氧羧酸類及苯類除草劑，同一時期除草劑產量上升較明顯的是酰胺類除草劑。此外，雜環類除草劑增加得也很快，其中以磺酰脲類超高除草劑產量增長最快。我國除草劑的產量占農藥總產量的份額不斷增加，但與發達國家農藥市場相比，還存在較大差距。一般農業機械化程度越高，除草劑用量也越大，隨著我國農業機械化程度的提高，我國化學除草劑的應用也將迅速發展。

2除草劑面臨或存在的問題

21環保問題

211除草劑生產過程中造成環境污染除草劑在生產過程中所產生的廢水、廢氣以及揮發性除草劑氣體，不僅導致廠區周圍作物藥害時有發生，而且嚴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，致使河內魚蝦大量死亡，臭水、廢氣嚴重影響周圍居民的生活環境。

212高殘留除草劑造成環境污染除草劑殘留藥害已成為目前最嚴重的問題。由于除草劑的分解需要光、溫、水、氣、微生物和土壤化學物質等在一定時間內單一或共同影響才能完成，在某些情況下必然產生除草劑殘留現象，殘留物質或是原藥或是降解中間產物或是分解過程中的新生成物質，這些物質對后茬作物的生長將會產生不同程度的影響，甚至發生在施用后2～3年。如芐嘧磺隆是全球范圍內大面積施用的內吸型、傳導型磺酰脲類除草劑，易對生態環境、糧食作物產量、食品安全和人類生存環境帶來潛在的危害[2，3]。

22雜草抗性與交互抗性日益嚴重

連續使用同一種除草劑的后果是，在遺傳上具有抗性的雜草個體適應性生存，后代不斷產生變異并不斷繁殖，漸占種群優勢。近20年來，世界范圍內至少有30個以上的國家發現不同雜草對化學結構不同的多種類型除草劑產生了抗性。從除草劑的類型區分，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。

除草劑的長期使用，使得雜草的抗性進一步加強，抗性形成速度加快，范圍更廣，并呈現交互抗逆，交互抗逆與多抗性現象日益增多[4，5]。抗藥性的產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生新的抗藥性。除草劑應用早期，從除草劑的應用到雜草產生抗藥性約需10年以上時間，除草劑的長期使用，使得雜草4～5年便產生抗性。我國東北地區的一些旱田，除草劑公頃用量成倍增長，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將無休止，從而進入惡性循環，最終受損失的將是人類自己。

23雜草群落組成發生明顯變化，生物鏈受到影響

長期使用單一除草劑后，由于環境的變化，農田雜草群落組成逐步演替，使得原來危害較小或在群落中處于次要地位的雜草迅速演替為優勢雜草[6]。除草劑因為廣譜的殺草效果使大量野生植物死亡。植物的單一性導致與之相應的生物圈和生物鏈單一化，適應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；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的農產品的質量和產量，使其不符合國際和國內糧食生產標準，在其進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策

31慎重開發除草劑

除草劑的開發要慎重，要進行長期大量的相關論證，以綠色環保的生物除草技術為方向，及時改進除草劑使用中出現的問題。

新型除草劑的研究開發應圍繞安全、高效、抗性雜草進行：（1）繼續研究開發對環境友好的、安全的、低劑量化的酶抑制劑；（2）尋找新作用靶標，開發新穎的除草劑；（3）大力研發天然除草劑（植物代謝物，特別是異株克生物質）和以天然物為先導的化合物，開發作用機理獨特的除草劑；（4）進一步開發植物生長調節劑、苗前除草劑及除草劑的解毒劑；（5）加強除草劑制劑及使用技術的研究，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生。

32發展“滅生性除草劑+抗除草劑轉基因作物”除草劑產業模式

轉基因技術和生物工程技術的發展使抗除草劑作物品種的普及成為可能，通過基因移植、人工雜交、個體選擇等細胞培養及常規育種的方法，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，并在美國大面積種植。

開發除草劑品種所需費用為研發新型除草劑成本的1%～5%，這樣不僅節約成本，還可解決除草劑在生產實際中遇到的問題，而且使一些非專利的高效除草劑的應用范圍進一步擴大。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；內吸傳導性強，對普通機械和人工無法達到的土壤深層的雜草的地下根莖組織破壞力極強，能有效解決多年生深根雜草；安全性較高，易降解；在一定劑量內，不具殘留活性，不對后茬作物造成殘留藥害，遇土壤中的金屬離子即被絡合鈍化、失效；開發費用低，除草效果好。抗除草劑作物的出現，使除草劑的選擇性已不再成為除草劑發展的主要障礙，高效、滅生性除草劑將成為除草劑開發的主流[7]，“滅生性除草劑+抗除草劑轉基因作物”將是除草劑行業發展的主要模式。

33加強除草劑使用培訓，有效降低使用過程中的殘留

除草劑的不合理使用是導致雜草抗藥性逐漸增強的根源，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，這種現象稱為“復交叉抗性”。混用除草劑是將兩種以上作用特性的除草劑搭配使用，能降低抗性選擇壓。除草劑混用時應根據此類除草劑的相對藥性和雜草藥性機理而決定。但都要考慮兩種除草劑不會產生交互抗性；（2）控制使用除草劑，正確掌握除草劑經濟閾值。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作物生長季節，盡量降低除草劑的使用量和使用次數，同一類型除草劑的使用年限掌握在2～3年為宜。防止過量使用除草劑，減低抗性選擇壓。實際上，敏感型個體的存在有利于抗性個體與其進行異交，產生雜交后代，這種“異交種”會抑制甚至阻止選擇壓的產生，因此在使用除草劑時，只要達到一定的滅草效果即可，不必對所有雜草“一網打盡”；（3）可在使用除草劑時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起到較好的除草效果；（4）與具有負交互抗性的除草劑混用。混用的除草劑須符合下列標準：①作用靶標。作用靶標相同的除草劑混用不利于延緩抗性。作用靶標不同的除草劑混用可以顯著地延緩或預防風險較大的除草劑產生抗性，對高風險除草劑產生抗性的雜草會被搭配除草劑消滅或使其競爭力低于野生型。抗性風險性小或中等的除草劑（如其他標準適合）適宜作為混用的搭配藥劑，如MCPA、苯達松、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，但無助于延緩抗性。為延緩抗性而混用的除草劑成分應能同樣有效地防除相同的靶標雜草，搭配除草劑必須有效地殺死或嚴重削弱對風險大除草劑最易產生抗性的雜草。③組成除草劑的持效性。當雜草在整個作物生長季節中均能萌發時，兩組除草劑的持效性須相近或搭配除草劑較高風險除草劑持效期更長。對萌發期集中的雜草，兩種除草劑的持效期均能超過雜草萌發期而取得同等防效；（5）合理噴灑除草劑，采用噴霧均勻的器械，規范噴藥技術，減少噴藥量。

相關部門及農業科研機構應聯合起來，建立農民培訓長效機制，引導農民科學使用除草劑。開展農村環境調查，依據調查結果，經濟有效的選擇除草劑類型，減少除草劑殘留。

34轉變除草觀念，改革除草方法，綜合防治雜草

轉變除草觀念，以全部殺死雜草轉為部分抑制雜草。改革除草方法，以單一的化學防治轉為化學防治與物理防治、生物防治相結合綜合防治雜草，化學除草與天然除草劑合用，機械除草與化學除草相結合，適時采用傳統的除草措施。防止雜草繁殖體進入田間，選用無雜草種子的良種。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，農田雜草的生長多數需要陽光，隱蔽條件下則失去與作物的競爭能力，加大作物種植密度的農田，封行隱蔽較早，從而可以有效地控制雜草生長。

總之，近年來化學除草劑應用后的不良影響，已引起各界人士的普遍關注。隨著人們對環境保護的日益重視，以及農業經濟的可持續發展，對除草劑的開發應用提出了更高的要求，使用方便、高效低毒、對環境無污染已成為除草劑今后發展的新動向。

參考文獻：

[1]趙蘭，駱世明，黎華壽，等 不同濃度下四種除草劑對福壽螺和坑螺的生態毒理效應[J] 生態學報，2011，31（19）：17-21

[2]張艷 多孔木炭固定化微生物對土壤中芐嘧磺隆的吸附和降解研究[D] 長沙：湖南農業大學， 2000

[3]楊麗 安全劑R-BAS-145138對綠磺隆、單嘧磺隆和金豆解毒效果的研究[D] 哈爾濱：東北農業大學， 2005

[4]蘇少泉 雜草對磺酰脲類除草劑的抗性[J] 農藥研究與應用， 2010，14（1）：6-10

[5]崔海蘭，陶嶺梅，劉學，等 ALS抑制劑的雜草抗性概述[J] 農藥科學與管理， 2007，28（10）：47-52

[6]李海濤， 王金信， 楊合同， 等 微生物除草劑的研究現狀和應用前景[J] 山東科學， 2005，18（1）：30-34

[7]李海屏20世紀80年代以來世界除草劑新品種開發進展及特點（續）[J]農藥科學與管理，2004，25（5）：26-39

[8]王宗文國內外除草劑棉花應用現狀[J]山東農業科學，2011，1：18-21

[9]趙志英，雷彩霞，臧愛梅，等植物源除草劑研究進展[J]山東農業科學，2010，6：34-36

[10]楊爽，張建萍，段桂芳，等 固態發酵在真菌除草劑規模化生產中的應用及展望[J]山東農業科學，2011，4：12-16