农田杂草化学防治技术

农田杂草化学防治技术2.1杂草化学防治概述杂草是伴随着农业生产发生和发展的，从人类开始种植作物就产生了杂草的防治问题；但是，应用化学药剂防治杂草，在100年前则是不可思议的，随着科学的进步发展，化学除草作为现代的除草手段在杂草治理中发挥了巨大的作用。19世纪末期，在欧洲防治葡萄霜霉病时，偶然发现，喷到葡萄园附近禾谷类作物田中的波尔多液能够伤害一些十字花科杂草而不伤害作物。在1895年法国、德国、美国几乎同时发现硫酸铜的选择除草作用。这就是农田化学除草的开端，在此阶段曾经试验了许多化合物，如硫酸铁、盐酸、硫酸、硝酸以及石灰氮、硫酸铵、硝酸钾等，这些化合物杀草谱窄，用量大，成本高，未能用于农田，但却开辟了化学除草的途径。1932年有机选择性除草剂二硝酚及地乐酚的发现，使除草剂进入了有机化合物的领域。虽然它们的选择性不强，仅能局部杀死杂草植株，不能斩草除根，但却使除草剂的发展向前迈出了一大步。1942年，2，4－滴的发现开辟了杂草防治的新纪元，它不仅选择性强，杀草谱广，而且活性显著提高，除草效果十分突出，单位面积用量也很低，因而成为一项有效的除草措施迅速在农业生产中大面积应用，并始终处于久盛不衰之势，所以在文献中将其作为20世纪农业中的重大发现之一。在2，4－滴这一重大突破的影响下，大大促进了除草剂的发展，开创了新的工业领域――除草剂工业。世界上许多化学公司竞相开发新的除草剂，在此浪潮中，一系列高效除草剂品种如雨后春笋，相继出现并在生产中应用，不仅将杂草防治技术提高到一个新水平，而且也引起了耕作栽培制度的深刻变革。20世纪50年代后期开发成功的均三氮苯类除草剂及60年代初期开发的酰胺类除草剂敌稗在杀草谱与选择性方面给新品种开发指出了方向。70年代以来，随着有机合成的发展，生物化学与植物生理学的进展，生物测定技术的进步以及电子计算机的应用，显著促进了除草剂品种的筛选与开发，导致众多广谱、选择性强的除草剂不断涌现，使除草剂逐步成为农药工业的主体，其年产量、销售值及使用面积跃居农药之首，从而大大促进了杂草的化学防治。如今，化学除草剂在杂草综合治理中占有很大比重，几乎成为杂草综合治理的核心。在西欧、北美、日本等发达国家主要依靠化学除草。在美国，自上世纪80年代以来，全国每年使用的除草剂有效成分在29万吨以上，占全部农药用量的49%，销售值占农药总销售值的60%，化学除草面积达1.4亿公顷以上。如果离开除草剂，玉米、大豆、棉花、谷类、水稻、花生、高粱等主要作物总产量损失1／3，价值达130亿美元。1999年中国除草剂的销售额达50亿元人民币，而黑龙江就销售了15亿元人民币，对提高农作物产量起了巨大的作用。2.2我国杂草科学的研究现状我国是一个农业大国和人口大国,农田草害一直是阻碍农业生产快速、持续发展的一个重要因素。在我国数千年的农业发展史中,就包含着与农田杂草的斗争历史。我们的祖先早就用刀耕火种进行灭草播种,早就有“稻田养鱼,使鱼吃草,鱼粪肥田,草净鱼稻丰”的生态农业先例。而且劳动人民在长期生产实践中创造的锄、镰、犁、耙等实用工具在杂草防除中发挥着重要作用。虽然我国杂草科学研究较农业病虫害研究以及许多发达国家的杂草科学研究起步晚,基础理论方面的研究还比较落后,但应用方面的研究发展较快。50年代中期开始了田间药效试验.“七五”期间,进行了“农田杂草综合治理技术”研究,摸清了全国各大农业区系稻、麦、棉、豆四种主要作物的8种恶性杂草的生物学特性和发生消长规律,研究了耕作、轮作、栽培措施与化学除草相结合的综合治理技术,奠定了我国杂草科学研究的基础。“八五”期间,在稻、麦、玉米、棉花和大豆5大作物生态区,系统调查了几种主要农田杂草群落组成、危害和演替趋势,开展了包括生态调控在内的,以开拓一次性化学除草为主体的综合防治技术研究,把我国农田杂草综合治理技术提高到一个新水平。“九五”期间,针对我国农业生产方式的变化、化学除草剂的广泛应用、农田杂草种群和群落发生变化的特点,以6大作物轮作区为基础,以控制水稻、小麦、玉米、棉花、大豆5大作物农田草害为目标,采取化学除草与生态调控和传统措施相结合的战略,系统调查了土壤中杂草种子库容量,研究了杂草种群动态及危害、杂草群落演替成因和规律；以安全、高效、经济为原则,开发新除草剂品种与配套应用技术并举；研究了合理密植、秸秆覆盖、优化水肥等生态调控措施对改善作物栽培管理条件、改变作物和杂草生长环境的作用。目前我国农田杂草综合治理已从单一作物农田单一杂草防除发展到不同农业生态区5大作物轮作、套作田生态调控与化学除草相结合的周年农田杂草综合治理。化学除草面积每年以10%的速度增长。1967年全国除草面积33万公顷,70年代中期达170万公顷。随着70年代末国外新型高效除草剂的引进和应用,我国化学除草面积进一步扩大,至80年代中后期化学除草面积为1300多万公顷。90年代以来,尤其是一次性化学除草技术的推广和应用,农村种植业结构的调整,第三产业的兴起,农田化学除草日益为广大农民所接受,化学除草面积在90年代初期猛增至2300万公顷,至2002年,化学除草面积达7880余万公顷。随着化学除草面积的持续扩大,国产除草剂品种也得到不断增长。尤其在新型、低量、高效、安全除草剂的开发研制方面,我国迈出了可喜的步伐。据统计,目前我国生产的除草剂原药产品数量已有392个,制剂企业数量406个，制剂产品数量2408个。我国杂草生物防治研究也取得了长足的发展。以“鲁保一号”为代表的生物除草剂于60年代就已在我国应用。新疆哈密植检站于80年代研制的“生防剂Ｆ798”控制西瓜田的瓜列当也取得实用性成果。“九五”期间农业部重点高新技术与基础研究项目设立了“生物除草剂研究”专题,大力促进了我国生物除草剂研究。南京农业大学已从紫茎泽兰中分离到链格孢菌株、在野燕麦上分离到燕麦叶枯菌、从波斯婆婆纳上分离到胶孢炭疽菌专化菌株,并取得阶段性成果。分子生物技术在除草剂应用方面的研究,尤其是培育抗除草剂作物品种方面的研究已在我国一些科研、教学单位进行,这无疑会对我国杂草科学的发展开辟更为广阔的前景。2.3目前存在的主要问题农田杂草从人类开始在大地上耕种那天起就一直是困扰农业生产发展、阻碍农作物产量提高的重要因素。随着农村种植业结构的调整、耕作制度的改变,单一类型除草剂的长期使用,农田杂草的种群变化和群落演替加速,除一些次要杂草逐渐成为主要杂草外,一些多年生杂草在农田的发生危害也日趋严重,抗性杂草(如抗杀草丹的稗草)已经出现。加上我国农村劳动力大量向其它行业转移,农田管理放松,一些地区农田草害已呈加重趋势。（1）农田杂草种群演替频率加快由于常年施用单一除草剂或作用靶标一致的除草剂,使敏感型得到有效控制的同时,耐药性杂草迅速发展成优势种群,危害严重,加大了化学除草工作的难度。涂鹤岭报道,小麦田2,4-Ｄ丁酯连用5年,藜、野草菜等得到有效控制,但野燕麦危害越来越严重。一些省份长期使用丁草胺、除草醚等防除稻田的稗草，使千金子、矮慈姑、扁秆藨草、水莎草等发生频率明显增加。在玉米田中使用2，4-D丁酯防除藜、反枝苋等杂草时，在后茬作物中会出现野黍和野高粱。（2）农田杂草抗药性上升抗药性杂草是全球关注的严重问题。从1970年发现欧洲千里光对莠去津的抗性以来,在42个国家已有183种杂草、212个生物型对多种类型的化学除草剂产生了抗药性,而且自70年代中期以来,全球抗药性杂草生物型一直呈上升趋势。在这些抗药性杂草中,抗药性双子叶杂草数量明显多于单子叶杂草。我国也报道了塘蒿、稗草、看麦娘等5种杂草生物型对百草枯、丁草胺、杀草丹、绿麦隆等除草剂产生了抗药性。在连续使用8年以上丁草胺的稻田就已出现了抗药性的稗草群落。（3）除草剂药害新高活性除草剂的开发应用在为农业生产带来益处的同时,由于一些除草剂品种在土壤中的残效期过长(如:氯磺隆可达2～3年),加之我国复杂的轮作、套种方式,这些除草剂也在一些地区对后茬敏感作物造成了严重药害,给农业生产带来了较大的经济损失。由于相对落后的农药工业,农药产品杂质超标,本是十分安全的苄嘧磺隆1998年也在一些地区对水稻造成了药害。此外,由于施药技术和方法问题,也造成某些地方药害的发生。雾滴飘移是除草剂大面积使用时经常发生的问题，利用位差选择使用苗前土壤处理剂时，除草剂蒸气有时会使出苗后的作物严重受害，最突出的是苯氧羧酸类、除草剂雾滴飘移与挥发造成敏感作物及防护林受害，特别是航空喷雾时，约占施用量25%的2，4－D丁酯飘移出来，飘移距离可达数千米，当玉米、小麦集中喷药时2，4－D已成空气污染物使许多作物受害。（4）毒性与污染50年代推广应用的稻田除草剂五氯酚钠对水生动物剧毒，施用后的田水排入江河湖泊，造成鱼、虾大量死亡，导致巨大经济损失。80年代推广的禾大壮与杀草丹也存在问题，鲤鱼对禾大壮很敏感，长期高浓度使用会抑制鲤鱼对氧的吸收，杀草丹对鱼的毒性大于禾大壮，这两种除草剂还易造成饮用水产生苦味。（5）除草剂降解产物对作物产生毒害在我国及日本推广使用杀草丹过程中，曾出现水稻矮化问题，这种现象是由于杀草丹的降解产物脱氯杀草丹造成；杀草丹在嫌气条件下易于脱氯而产生脱氯杀草丹，它对水稻的抑制比杀草丹高16－28倍，结果使水稻新生叶片和叶鞘变短，色深绿，严重时新叶枯死，生出多数低矮分蘖，水稻株高为正常的1／2－2／3，根量少，呈褐色，现针对脱氯杀草丹产生的条件，制定了有效的防治措施，可以在杀草丹中加入少量的甲氧基酚酮来有效地阻止杀草丹在嫌气条件下产生脱氯杀草丹。（6）土壤微生物群落发生变化连续使用一种除草剂后，土壤微生物的适应性与抗性增强，对除草剂的降解速度加快，使除草效果下降，持效期缩短，例如，玉米田使用克哒酮时，第一次防效85－90%，持效期两周，第二次防效50%，持效期仅3天。（7）对后茬作物产生影响近几年来，部分地区大面积使用磺酰脲类的除草剂及咪唑啉酮类除草剂，如绿磺隆、普施特、豆磺隆、广灭灵、胺苯磺隆等除草剂，由于除草剂在土壤中不易降解，施用后不同程度地残留在土壤中造成后茬敏感作物受到药害，给农业生产造成严重损失。如东北地区大豆、玉米因长期、大面积使用长残效除草剂普施特、豆磺隆、阿特拉津等，后茬敏感作物药害问题突出，并且因除草剂残留的危害，给许多地区种植结构带来困难。在长江流域麦田连年使用绿磺隆、甲磺隆后，土壤中残留的绿磺隆、甲磺隆对水稻产生隐性伤害，如僵苗、移栽后返青慢。（8）施药技术滞后我国农田化学除草已经进人了快速发展的阶段,但除草剂喷施器械却相对滞后。我国目前背负式手动喷雾器年销800万台，主要以3WS-7型（552-丙型）和3WB-16型（工农-16型）为主，这些手动喷雾器结构简单、价格低廉、材质差、易损坏、压力低跑冒滴漏严重，不适合喷洒除草剂，适合喷洒除草剂的手动喷雾器仅有山东卫士牌WS-16型手动喷雾器，市场占有率仅有2.5%。在黑龙江省、内蒙北部地区，种植规模较大的农户装备了与小四轮配套的小型喷雾机，多数压力不足，喷嘴质量差，达不到喷洒除草剂的农艺要求。在广大农村目前仍普遍存在着用同一套喷雾器喷施各类农药的现象。锥形雾喷头是我国长期以来喷施杀虫、杀菌、除草剂的单一类型喷头,跑、冒、漏现象严重，在发达国家,这种喷头已很大程度地被各种类型的系列化扇形喷头所取代。我国虽已开发出这种喷头,但是由于受器械不配套和长期以来农民所采用的左右摆动喷杆的喷施方式的制约,其使用范围还很小。事实上,左右摆动喷杆的施药方式很难保证喷施均匀。这一点又恰恰是使用除草剂,尤其是高活性除草剂时必须予以避免的。（9）高质量除草剂品种缺乏，科技含量低我国除草剂原药生产及复配生产厂家虽超过400家,但多分布于东部沿海各省,重复生产严重,设备陈旧,自动化水平低,多以生产仿制品种和大吨位老品种为主,除草剂新品种和有效成分含量、质量都有待创新与提高。据统计：我国现在乙草胺的登记数量已经达510个，苄嘧磺隆达519个，目前大部分农药企业缺乏新产品的生产和创新能力。一些企业设备陈旧，合成工艺中副反应过多，有害杂质含量高，产品质量差，在生产中因杂质引起的药害事件时有发生。2.4我国杂草科学研究发展方向（1）应用基础研究基础理论方面的研究是杂草科学发展的动力和后盾。应组织力量,着重解决当前和未来生产上急需解决的基础理论和技术问题。=1\*GB3①继续深入研究农田主要杂草、潜在危险性杂草,以及多年生恶性杂草的生物学、生态学、生理学,尤其是杂草种子库动态及其影响因素、杂草种群动态、群落演替成因和规律。=2\*GB3②在不同农业生态区系对几种主要杂草,尤其是多年生恶性杂草防除经济阈值进行研究。=3\*GB3③运用计算机技术开展农田杂草综合治理专家决策系统的研究利用迅速发展的计算机多媒体、网络系统实现资源共享,包括杂草种子库动态、杂草发生消长规律、防治技术措施及杂草综合治理专家决策支持系统等。=4\*GB3④针对磺酰脲类及其它主要长效除草剂开展残留、解毒等方面的研究。=5\*GB3⑤开展杂草———除草剂———环境间互作以及逆境条件下杂草抗药性机理研究。=6\*GB3⑥开展杂草抗药性监测与治理方面的研究根据除草剂应用、杂草种子库动态、杂草种群动态和群落演替,运用常规生物测定技术和高新分子技术开展杂草抗药性监测与治理方面的研究。=7\*GB3⑦加强分子生物学在杂草科学领域的应用研究加强杂草抗药性的分子生物学机理和抗除草剂转基因作物的培育，积极开展抗性基因的分子标记和克隆,转基因作物的培育研究,早日把我国杂草科学研究发展到分子生物学水平。=8\*GB3⑧开展除草剂应用技术研究研究开发适用于新型栽培措施、对作物安全、持效期适中、杀草谱广、选择性强的环保型系列除草剂及其科学合理的配套应用技术。改进施药技术,确保均匀用药,强化“安全、经济、高效”意识。积极开展一次性除草剂研究和低剂量用药研究,以降低用药剂量、减少用药面积、减少用药次数。（2）生态调控研究过去人们主要把作物作为被动的保护对象,而对其本身的优势和竞争力利用不够。人们应在掌握杂草的生物学特性、生长发育规律、养分吸收与运输特性、竟争能力的基础上,研究作物———农田杂草———环境间的互作关系,研究农田生态环境、作物品种和栽培措施对杂草发生危害的控制作用,通过选用竞争力强的作物品种,优化作物栽培措施,优化水肥管理,创造利于作物生长发育的农田生态环境,达到提高作物群体生长势、增强作物自身竞争力,持续控制杂草为害的目标。提出了稻田水旱轮作、促进水稻早生快发，以群体优势控草，稻田养鸭、以鸭控草，旱地覆盖干草，以草控草的生态调控措施。棉田盖稻草实验表明棉田每亩覆盖400-600公斤干稻草控制马唐、稗草的效果达97%以上，而且还有很好的土壤保湿、增温、保肥作用，同时，极大地改变了棉田害虫天敌的栖息、生存条件。（3）生物防治研究杂草生物防治在国内已有不少成功的实例。今后除继续加强传统的生物防治技术研究外,还需以重要农田杂草为主攻对象进一步加强生物除草剂的研究、开发,为农业的可持续发展提供杂草综合治理技术、新措施,并使其逐步产业化。同时积极开展异株克生化合物研究探索,开辟杂草治理新途径。（4）新型除草剂品种研发除草剂研究应朝着广谱、高效、低毒、低残留、减少公害和环境友好的可持续方向发展。2.5除草剂的发展趋势（1）品种多20世纪40年代，有机选择性除草剂仅局限于2，4－D类少数品种，50年代各种类型化合物出现，品种逐渐增多，60年代以来，在农药新品种研制中最多的是除草剂。随着除草剂选择性原理及杀草机制的进一步阐明，除草剂在植物体内作用靶标的确立，在除草剂的立体化学、渗透性与亲脂性、取代基效应等方面对一些同系物进行了药效与结构相关性的研究，采用数理统计法，由定性向定量方面过渡。随着计算机的发展，用分子轨道法寻找除草剂与受体的最佳结构向着分子设计方向发展，从而形成一系列高效与超高效、广谱、安全、选择性强的除草剂品种，促使杂草化学防治的进一步普及和提高。截止2004年8月底，在我国登记的除草剂品种就有445个，当前除草剂制剂产品数量已有2583种，并由土壤处理剂为主向茎叶处理剂发展。（2）剂型日益增多国际上农药制剂加工向无溶剂、水剂、固体化发展，随着多个除草剂品种的出现，创制了多种剂型，在美国一种原药甚至有36个剂型及混配制剂。特别是20世纪70年代以来，由于污染问题，对新品种要求越来越高，注册登记对毒性的限制更加严格，因此一些农药公司致力于品种剂型的研究改进，以充分发挥除草剂的杀草活性，又达到安全、方便、经济和省力的目的。现已有颗粒剂、浓乳剂、胶悬剂、水剂等，而控制释放剂则是除草剂在农业生产应用中一项革命，它可以减少单位面积用药量，减少田间喷药工序，避免全田普遍施药造成较大的污染，降低挥发及在土壤中的移动，增进除草剂的选择性，现在已研制成功了豆科威及氟乐灵的淀粉胶囊剂，从而为其在免耕法中使用创造了有利条件。（3）使用方法多种多样使用技术是除草剂发挥效应的关键，如何使用最少的药剂而发挥最大的除草效果，成为应用研究的一大课题。现在在常规施药方法上又创造了控制喷雾技术，用控制喷雾器可清除小于100μm及大于250μm的雾滴，使雾滴直径基本保持一致，既减少雾滴飘移，又能得到良好的覆盖。静电喷雾技术又进了一步，喷雾器本身造成电场，喷出后雾滴带有负电荷，用强大的压力，形成很强的雾流，同时在杂草和作物上带正电，对雾流有强大的吸力，这样，雾滴达到目标物的时间大大缩短，叶面上雾滴附着明显增加，并改善了雾滴的穿透能力，每公顷喷液量可少于1kg，此外，便于人们远距离操作，对人也比较安全，而且也减轻了对环境的污染。土壤处理则发展了带状喷雾及土表下（5－15cm）施药以及通过灌溉系统施药，以降低燃料、人力和器械的耗费。（4）使用面积迅速扩大从20世纪50年代开始，世界上主要国家除草剂面积逐渐扩大，目前，在发达国家基本上实现农田除草化学化。美国从1950年至1980年间，每年化学除草面积递增200－300万公顷。近几年，美国每年作物播种面积为1.6亿公顷，化学除草面积为1.44亿公顷。日本在1950年开始使用除草剂当年面积5.7万公顷，1971年就扩大到619万公顷，占全国耕地面积的95%以上，我国从1956年开始应用除草剂，至2003年已达7880万公顷，从“八五”以来，农田化学除草进入了快速发展时期，取得显著成效。（5）增长速度快相对于杀虫剂、杀菌剂来说，除草剂发展迅速，尤其是20世纪70年代以来，除草剂成为世界农药工业的主体，其年产量、销售额居农药之首。1990年除草剂全世界销售值为71.83亿美元，占农药销售值的45.6%，1996－1997年平均世界除草剂销售值为165亿美元。我国除草剂年产量（100%有效成分计）1986年0.77万吨，占农药产量的7.5%，1997年为6.7万吨，占农药产量的17%。2002年，我国农用除草剂销售额约为50亿元。（6）混用与增效剂应用普遍这种应用主要是取长补短，降低用量，提高和延长药效，降低在作物和土壤中的残留，增强对气候条件的适应性，扩大杀草谱，提高对作物的安全性，延缓杂草产生抗药性。药剂的混用不仅是不同药剂的混用，还要注意作用原理不同的除草剂混用。（7）作物安全剂或除草剂解毒剂进一步兴起从50年代后期发现燕麦灵与激素类除草剂产生拮抗作用，从而提高作物对除草剂的抗性后，开辟了除草剂解毒剂或作物安全剂这个领域。60年代以来，这方面研究增多，使用解毒剂的目的在于扩大一些高效而选择性差的除草剂的应用范围。70年代末以来，出现了一些高效解毒品种，如瑞士汽巴－嘉基公司开发的CGA－43089用于高粱拌种，对酰胺类除草剂可解毒，80年代初又出现了高效的CGA－92194，对酰胺类具有更好的解毒作用。目前，高效安全剂的广泛应用，产生了一批优秀的新除草剂，如广谱高效的新马歇特、草克星、骠马等。但所有这些解毒剂都是针对某一类除草剂发挥作用，到目前为止，尚未发现对多种类型除草剂产生解毒效应的解毒剂。（8）直接合成光学活性体日益普遍随着除草剂品种向复杂的大分子方向发展，光学活性的比例增多。如1980年仅有19%的农药品种是手性化合物，而目前则增至25%，其中除草剂占很大比例，涉及苯氧羧酸、有机磷、芳氧苯氧丙酸、咪唑啉酮、环己烯二酮、乙酰胺以及脲三氮苯、尿嘧啶等一系列化合物，如高效盖草能、精稳杀得等。（9）种子包衣剂的发展和应用用除草剂包作物种子是除草剂品种及使用技术研究的新发展方向，如将氟吡醚溶于桐油后，处理大豆、棉花种子可有效的防除杂草而不伤害作物。2.6除草剂的灭草原理2．6．1杂草对除草剂的吸收除草剂必须被杂草吸收和在体内运转并与作用靶标结合后，才能发挥其生理与生物化学效应，干扰杂草的代谢作用，导致杂草死亡，由于除草剂品种特性及使用方法不同，杂草对其吸收及运转途径也不同。2.6.1.1茎叶吸收叶片是吸收除草剂的重要部位，凡苗后茎叶处理除草剂主要通过叶片吸收而进入植物内部。除草剂在叶片上的粘着与展布情况决定于叶表面的可湿润性和溶液的表面张力。单位叶面积上除草剂雾滴实际覆盖面积影响药效，通常，叶面处理剂的雾滴覆盖密度要比土壤处理剂或杀虫剂、杀菌剂要大些。落于叶表面的雾滴必须通过以下几个阶段进入细胞质。①渗入蜡质（角质）；②渗入表皮的细胞壁；③进入质膜；④释放于细胞质中。角质层是覆盖于叶片表皮细胞的蜡质形成物，它是一种均匀、连续、少孔隙的半透性膜，不溶于水及大多数有机溶剂，其组成与结构导致既具有亲脂途径，也具有亲水途径。除草剂通过角质层的扩散有三种途径：（1）通过分子间隙渗入；（2）水溶液溶质通过水与类脂物之间充水的果胶通道移动，这是水溶性溶质扩散的主要途径；（3）油与油溶性物资直接通过蜡质部分移动，这是油类与油溶性物质直接通过的主要途径。除草剂渗入角质层是一种物理过程，直接受植株含水量、PH、载体表面张力、雾滴大小、除草剂分子的特性以及角质层构造与厚度等因素的影响。首先，除草剂的极性是一个关键因素，极性中等的除草剂分子比非极性或高度极性的分子易于渗入角质层，完全非极性的分子积累于角质层的蜡质成分中而不能通过，极性过强的除草剂分子与水具有高度亲合性亦不易渗入。其次，未解离的除草剂分子比其离子易于渗入。极性与非极性除草剂进入叶片的通道.(图1)叶片表皮细胞的外细胞壁与角质层之间没有明显界限，渗入角质层的除草剂是通过外壁胞质连丝而通过细胞壁的，通常水溶性物质易于通过细胞壁，而亲脂性物质渗入细胞壁要比通过角质层更为困难。图1叶片角质层－细胞壁－质膜的构造与除草剂的吸收图1叶片角质层－细胞壁－质膜的构造与除草剂的吸收通过细胞壁的除草剂分子或离子被吸附于质膜外表面，再通过扩散作用穿过质膜或借助于质膜内陷形成小泡而通过细胞啜入进入细胞质中。水溶性分子通过质膜的速度与其分子大小负相关，脂溶性分子通过质膜的速度与其脂溶性正相关，与分子大小无关。通过质膜的除草剂停留于细胞质或液泡中，或者再通过胞质流动向植株其它部位运转。除草剂通过原生质膜所需要的能量来自于线粒体内氧化磷酸化作用及叶绿体内光和磷酸化作用，进入细胞内的除草剂则通过共质体中胞质流动从细胞向细胞移动。此外，除了角质层的渗透作用外，一些除草剂的气体、乳油及表面张力小的水溶液也可以通过气孔进入。除草剂可从气孔直接渗透到气孔室。气孔吸收量的大小受药液在叶片的湿润程度影响大，而受气孔张开的程度影响小。一般来说，气孔对除草剂的吸收不很重要。气孔对除草剂的吸收的主要限制因子是药滴的表面张力。药液穿透气孔，表面张力需小于30mN/m2。然而，大多数农用除草剂药液的表面张力在30-35mN/m2，很难通过气孔渗入。但有些表面活性剂的活性极高，如有机硅表面活性剂，可大大降低药液的表面张力。如在除草剂中加入这类表面活性剂，则可提高气孔的吸收量。由气孔进入，在喷药后短时间内起重要作用，但在较长时间内仍以渗透作用为主。2.6.1.2根系吸收根是土壤处理除草剂的主要吸收部位。根系具有很大的吸收表面，随着幼苗的生长，根系体积与表面积不断扩大。一株生长4个月的黑麦草总根长可达626km，表面积达233m2，加上根毛可超过638m2，这样的根系可以从土壤中吸收大量的水与营养物质，溶解在水中的除草剂接触到根表面时，被根系连同水一起吸收。吸收过程是被动的，即简单的扩散现象。根细胞吸收除草剂的速度与除草剂的脂溶性成正相关，具有极性的除草剂进入根细胞的速度较慢，而脂溶性的除草剂进入根细胞的速度较快。根细胞对弱酸性的除草剂受土壤溶液的pH值的影响，在低pH值的情况下，吸收量大。图2除草剂进入植物根内的途径（Ｅ．Ｅpstin.图2除草剂进入植物根内的途径（Ｅ．Ｅpstin.1973）●分子进入细胞壁（非共质体），通过凯氏带扩散进入木质部○分子进入原生体（共质体），通过胞间连丝从细胞进入韧皮部×分子既能进入细胞壁（非共质体），也能进入原生体（共质体），最终进入木质部与韧皮部．细胞壁细胞壁土壤溶液表皮细胞皮层细胞内皮层细胞中柱细胞韧皮部木质部胞间连丝凯氏带凯氏带原生质除草剂从根部进入植物体内有三个途径：即经质外体系、共质体系与质外――共质体系（图2）。经质外体系途径是除草剂先在细胞壁中移动，中间经过凯氏带而进入木质部。经共质体途径是除草剂最先穿过细胞壁，然后进入表皮层与皮层的细胞原生质中，通过胞间连丝在细胞间移动，经内皮层、中柱达到韧皮部。质外－共质体系途径，基本上和经共质体途径相同，不过药剂在通过凯氏带后，可能再进入细胞壁而到达木质部。根部一般不含角质层，且以相对多的游离间隙形成较大的吸附表面，因此根系对除草剂的吸收比叶片容易，吸收极性化合物比较容易，非极性化合生较困难，除草剂经根部质外体系进入植物体内，较共质体系进入重要。因为质外体系能借助木质部的蒸腾液流，将除草剂快速向上移动；而共质体系主要在韧皮部，向上输导是有限的。土壤溶液中的除草剂分子或离子接触分生组织区的根毛后，通过扩散作用进入根内，根系吸收与除草剂浓度直线相关，开始阶段吸收迅速，其后逐步下降。从开始吸收至达到最大值所需时间因除草剂品种及杂草种类而异，施药后在杂草吸收的初期阶段，保证土壤含水量可以促进吸收，从而提高除草效果。2.6.1.3幼芽吸收土壤处理除草剂除了被植物的根吸收外，也可被种子和未出土的幼芽（包括胚轴）吸收。在杂草出苗前，幼芽虽也有角质层，但其发育的程度比地上部低，所以，它不是除草剂进入的有效障碍。出土的幼芽吸收除草剂的能力因植物的种类和除草剂品种不同而异。一般来说，禾本科的幼芽对除草剂较敏感。二硝基苯胺类、酰胺类、三氮苯类等均可通过未出土的幼芽吸收。除草剂对根、芽的联合作用为加成作用，通常，禾本科杂草主要是通过幼芽的胚芽鞘吸收，而阔叶杂草则以幼芽的下胚轴吸收为主。了解杂草和作物的根或芽对某种除草剂吸收的相对重要性能帮助我们有效、安全地使用该种除草剂。如以芽吸收为主的除草剂，将其施用在杂草芽所处在的土层，可达到最大的除草作用。2.6.2除草剂在杂草体内的传导除草剂在杂草体内的传导途径大体上可分为两条，即共质体途径和质外体途径，以共质体途径传导主要是在细胞原生质相互联系的活体中运转，与光合产物和胞质流同行，前者从源到库，可长距离运转，韧皮部是主要的运转通道；后者仅通过胞间连丝作短距离细胞间运转。质外体系是通过细胞壁与导管连系的系统与蒸腾流（水和无机盐）同行，作长距离的运转，其通道主要是导管，实际上，大部分除草剂的传导可偏重某一种途径，但不完全靠一种途径。（1）短距离传导除草剂被植物根、叶吸收后，必须在植物体内移动，才到达作用部位。有些除草剂从进入点到达作用部位所移动的距离很短，这类除草剂主要是苗前处理剂、茎叶处理的光合作用抑制剂。例如，百草枯不需要远距离移动，只要进入含有叶绿素的细胞就发挥活性。.植物细胞壁和细胞膜不是除草剂移动的重要障碍。一旦除草剂被植物吸收，在体内的短距离的移动就会发生。除草剂可随胞质流通过胞间连丝从一个细胞移动到另一个细胞，或通过扩散作用和水分质体流在非共质体移动。根部吸收的除草剂在到达内皮层之前可通过非共质体和共质体传导。由于凯氏带的阻隔，通过内皮层时，只能从共质体传导。通过内皮层后，则又可经非共质体和共质体传导。（2）长距离传导对很多苗后处理除草剂来说，长距离的传导才能更有效杀灭杂草，特别是多年生杂草。如果长距离传导的除草剂量不够，则杂草不能完全被杀死，只部分枯死或生长受到抑制，杂草很快可恢复生长。除草剂通过木质部和韧皮部在植物体内进行长距离的传导。按在木质部和韧皮部的移动性，除草剂可分为四大类：木质部可移动的、韧皮部可移动的、木质部和韧皮部均可移动的和不可移动的。这种分类是人为划分的，它并不能真正反映除草剂在植物体内的移动特性。因为，所有除草剂都有能力在木质部和韧皮部移动，只是有的除草剂在木质部的移动量大于在韧皮部的移动量，有的除草剂则在韧皮部的移动量大于在木质部的移动量。=1\*GB3①木质部传导木质部是非共质体，其功能是作为水、无机离子、氨基酸和其它溶质的传导通道。植物体内水势梯度影响到水在木质部的移动，从土壤?根?茎?叶?空气，水势梯度由高到低。溶解在水中的除草剂随着蒸腾流从水势高的根部移动到水势低的叶片或生长点。大多数除草剂易在木质部移动，但由于如下原因，并不是所有的除草剂都能在木质部移动：①除草剂被木质部和韧皮部的细胞成分所吸附；②除草剂被细胞器（如液泡、质体）所分隔；③除草剂和植物体内物质发生共轭作用而不能在木质部移动。如土壤处理的弱酸性除草剂阴离子易滞留在根细胞，使其在木质部传导量较低。环境条件，如土壤和空气湿度，影响蒸腾作用，同时也就影响到除草剂在木质部的移动。土壤湿度大、空气干燥，蒸腾作用强。在水分严重亏缺的条件下，气孔关闭，即使此时土壤和空气之间的水势梯度较大，蒸腾作用也下降，从而降低除草剂从根到叶片的传导量。然而，在大多数情况下，水分的蒸腾量和除草剂在木质部的传导量成正相关。=2\*GB3②韧皮部传导韧皮部是共质体，它是同化物传导通道。在成熟叶片叶肉细胞合成的糖流到非共质体中，然后再从非共质体转移到韧皮部，也可直接从叶肉细胞转移到韧皮部。在木质部里，糖沿着渗透压流移动到嫩叶、花序、正在发育的种子、果实、根、地下茎等组织。除草剂随着同化物流在木质部被动移动。除草剂可以不进入叶片细胞的细胞质，而直接从非共质体移动到木质部，也可先进入表皮和叶肉细胞，然后再移动到韧皮部。韧皮部传导的除草剂，有少量的可以从韧皮部渗漏到木质部或相邻组织，并在木质部传导。这样，严格地来说没有绝对的韧皮部传导的除草剂，只是在韧皮部传导的量比在木质部传导的量大。韧皮部传导的除草剂这种特性使得它比同化物质更好地在植物体内均匀分布。有些除草剂（如禾草灵）在韧皮部的移动性小，是由于它极易从韧皮部渗漏到木质部和邻近的组织，而不易在韧皮部滞留。影响光合作用的各种环境条件如气温、相对湿度、光照和土壤湿度均影响除草剂在韧皮部的传导。在使用这类除草剂时，要充分考虑到这些因素的影响。同时也要考虑到杂草在不同时期同化物质移动方向，及除草剂使用对光合作用的影响，以便除草剂在韧皮部的传导，达到彻底灭草的目的。如为了彻底防治多年生杂草，施药时注意将药液喷施到下部叶片，使药剂传导到杂草的地下部分。因为，地下部的同化物主要来源于下部的叶片。又如为了有效地防治难防除的多年生杂草，分次低量喷施除草剂，以免一次大量喷施伤害叶片而不利除草剂的传导，从而降低对地下部的杀伤作用。药剂通过叶片吸收主要靠共质体途径传导，即从吸收部位通过胞间连丝或细胞间的渗透进入维管束组织，经韧皮部随光合产物进行长距离传导。向上到达幼芽，幼叶等部位，向下进入幼根，在分生组织起作用，为了进入共质体，除草剂首先必须进入质外体系，质外体系能为除草剂提供广阔地贮存处。除草剂通过光合产物流的运转速度为10－100cm／h。因此，影响光合作用的因素也就影响药剂传导，光合作用强的时候用药则有利于吸收和传导，药效就好。一年生杂草幼苗期光合产物向根和芽输导，因此，茎叶处理一年生杂草在幼苗期用药效果好。而多年生杂草幼苗期由地下茎向幼苗输送养分，幼苗期茎叶处理因得不到良好的运转效果较差。当多年生杂草生长较大时，光合产物由茎叶向地下茎输入，此时进行茎叶处理，药剂可随光合产物进入地下茎而发挥作用，效果较好。但进入晚秋，地下根茎休眠，地上部不向下输送同化物，用药效果也差。内吸性除草剂作茎叶处理剂量不宜过大，否则，迅速局部杀死共质体系统，药剂得不到运转，最终只起触杀作用，效果较差。因此，茎叶喷雾内吸性除草剂防除多年生杂草宜小剂量多次用药，才能达到根除的目的。进行内吸性除草剂与触杀性除草剂混用时，应事先进行认真分析和试验，以防触杀性除草剂破坏内吸性除草剂的传导通道，而出现拮抗作用。如杀单子叶杂草的禾草灵与2，4－D混用效果就比较差。一般在木质部运转的除草剂施于叶面后难以进行较长距离的运转，故有些除草剂叶面处理药效较差，改为土壤处理后效果较好。这种情况如敌草隆等。同样，在韧皮部传导的除草剂施于根部，则药剂只停留在根部而不向上传导，或者向上运转很少，如野燕枯施于杂草根部因得不到有效的传导而效果很差。由杂草根部吸收的除草剂，主要由非共质体途径传导，即由根部吸收通过细胞壁，进入木质部，到达叶和上部生长点，沿水和无机盐运转的途径传导。这是非生活组织途径，运转的动力主要是叶面蒸腾。因此，运转的速度与气温、光照、风、大气湿度、土壤含水量等影响叶面蒸腾的要素有关，一般速度是每小时9m，蒸腾作用强则根系吸收和传导药剂多，除草效果好。有些除草剂基本上只能经非共质体途径传导，由于幼叶和生长点蒸腾作用相对较弱，运转到新叶中的除草剂较少，故这种除草剂对新叶的作用较慢。有些除草剂在共质体和非共质体系统均可运转，由木质部运转到叶片后，还可随同化物传导到生长点和植株其它部位，这样便可提高对生长点和地下根茎的作用效果。在主要农作物田的杂草防除中，往往杂草对药剂的吸收部位就是作用部位，并不依靠药剂在杂草体内作长距离传导，而更强调作用部位能吸收到药剂。2.6.3影响除草剂吸收的主要因素2.6.3.1影响茎叶处理除草剂吸收的因素（1）喷洒质量首先要保证正确的用量、施药方法及喷雾技术是发挥药效的基本保证，喷雾技术主要视除草剂特性（传导型、触杀型）、喷雾器械（人工喷雾器、地面喷雾机械、航空施药）和其它条件而定。茎叶处理剂的药效在很大程度上决定于雾滴沉降规律及其在叶片上的覆盖面积，其所要求的雾滴密度要比土壤处理大。雾滴在叶表面的滞留时间直接影响到除草剂的吸收，滞留时间可由喷洒液的表面张力决定，水的表面张力大，在蜡质表面形成球形，不易滞留，加入适宜的表面活性剂可显著降低表面张力，增加水溶液的湿润性，从而促进滞留。对于喷洒质量总的要求是让药剂均匀分布在杂草上，使飘失和流失降到最低。（2）杂草的状况一般幼龄期的杂草，叶面蜡质层和角质层较薄，表皮细胞柔嫩，极易吸收药剂，此外，幼小杂草根系弱，抗性差，对药剂敏感，随着杂草叶龄增长，杂草抗药力增强，药效即下降。不同的杂草和药剂，对适宜喷药的杂草叶龄要求不同，如绿磺隆防除看麦娘，适宜叶龄为0－2叶期，超过2叶期药效即显著下降；而盖草能、禾草克等防除禾本科杂草的适宜叶龄为2－4叶期，超过5叶期，唯有加大剂量才能保证效果。（3）土壤条件当土壤含水量和养分充足时，杂草生育旺盛，组织柔嫩，吸收效果好，药效高；反之，在干旱、瘠薄条件下，植物本身通过自我调节作用，抗逆性增强，叶表面角质层增厚，气孔开张程度小，不利于药剂的吸收，使药效下降。（4）温度温度通过改变细胞质的粘度以及积累、结合、新陈代谢和除草剂分子的转移而间接影响吸收速度。在一定范围内温度上升10℃，一些除草剂的吸收速度可提高1倍。大多数茎叶处理剂是光合作用抑制剂，这些除草剂必须随同化物运转才能对杂草发生全株性的作用，温度高、同化产物多，运转频繁，对除草剂的吸收、运转和代谢均增强。高温时，相当多的除草剂，特别是苯氧羧酸类除草剂向角质层的渗透加强。因此，大多数除草剂在高温下被更多地吸收，除草作用快、效果好。但也有个别除草剂在高温下活性反而大大下降，如禾草灵防除麦田禾本科杂草时，在较低温下效果好，从10℃上升到24℃，药效大大下降；燕麦灵、野燕畏也是在低温下药效好，高温药效差。（5）湿度湿度高低影响叶片上气孔的开闭程度，进而影响药剂的吸收。空气湿度大，气孔张开多，有利于除草剂的吸收；空气湿度还显著影响叶片角质层的发育，促进角质层水化，便于药剂渗透；湿度高能延缓雾滴在叶片上的干燥和挥发，有利于除草剂的吸收。叶片高含水量可使叶片内的水接近叶表面，为除草剂分子进入质外体创造一个连续通路，进而进入共质体；由于原生质中膨压较高，致使原生质流活性增强，加快了除草剂的传导和吸收。喷药前叶面大量带水，或药后较短时间内降雨，则易使叶面药剂淋入土中，使效果下降。由于不同的药剂渗透力不同，杂草吸收的速度也不同，耐雨淋程度也不同。例如，百草枯、枯草多、虎威、盖草能等喷后几分钟至半小时，即可被杂草吸收，其后降雨即不影响药效，而灭草松等除草剂被植物吸收很慢，喷后8小时内降雨对药效仍有影响，野燕枯要保证药后12小时不降雨，方能保证药效。喷药后的土壤湿度对吸收也有影响，因为土壤湿度低，植物组织含水分少，会减缓药剂向生长点的传导。因此，如果喷施2，4-D时不看具体条件采用同一剂量，不论从提高药效或减少用药量及降低成本都是不利的。（6）光照光影响细胞质透性，叶片吸收的除草剂是与光和产物一起移动而传导，在强光下由于移动速度加快而造成叶片内所吸收的除草剂浓度下降，从而促进植物对除草剂的吸收，特别是茎叶处理剂。凡抑制光合作用的除草剂，喷药后光照越强，光合产物越多，药剂随光合产物传导越快，对叶表药剂的吸收也相应加强。光照对植物的蒸腾作用、气孔开度也有影响，较强的光照使蒸腾作用增强，有利于药剂的传导，但强光下气孔开度减小，不利于药剂直接扩散。光照还影响植物茸毛、角质层厚度与特性、叶形、叶片大小以及植株的生育状况，使除草剂雾滴与叶片的的接触状况以及对药液的蒸发和吸收产生差异。对一些非光合作用抑制剂，有的在施药后也需要较强的光照，如二苯醚类的除草剂（除草醚等）都具有光活性化机制，在黑暗中不发生活性作用。（7）风微风能够显著促进杂草幼苗的蒸腾作用，尤其是配合高温、低湿，杂草生理活动旺盛，有利于除草剂的叶面吸收和传导。大风反而使蒸腾作用下降，气孔关闭，雾滴在叶表面很快干燥，挥发严重不利于吸收，使某些吸收较慢的药剂效果下降。大风还加重雾滴飘移，使药剂分布不均，影响效果。（8）剂型与介质反应除草剂的剂型显著影响吸收，在化合物的极性与吸收之间存在一定的联系，脂溶性低的除草剂如苯氧羧酸类的钾盐和钠盐不易被吸收，特别是介质PH高时；游离酸的极性低，进入角质层迅速，酯类更迅速。低分子酯类虽然容易进入角质层，但往往由于其触杀作用迅速造成局部细胞甚至叶片受害而死亡，故向叶片的其它部位传导困难；而高分子酯类的水溶性与酯溶性大，因此吸收迅速，除草效果好。茎叶处理剂加水配成水溶液后pH值的高低影响药效，溶液PH的变化不仅引起角质层，而且也引起除草剂的极化作用，从而显著影响除草剂通过角质层的进入，溶液的酸化会降低除草剂、游离酸根与角质层成分的高分子脂肪酸以及组成细胞质蛋白质中氨基酸根的解离作用，在酸性情况下除草剂以分子态进入植株，速度较快；在碱性情况下，由于电离作用，除草剂以离子态进入植株，渗透速度较慢。在通常情况下，不宜以碱水配制水溶液，河水比井水好，人为控制pH值偏酸，使其不解离，以加快吸收速度。在适当加入酸性肥料，如硫酸铵（1%）以后，杂草吸收与传导速度提高三倍以上。草酸、磷酸也能显著提高草甘膦防治多年生杂草的效果。此外，敌草快在使用中加入硫酸铜、二氯化铁等也能促进一些杂草的吸收与传导。水质对除草剂的活性也有影响，含尘量2%的浊水会降低除草剂的活性；相当于2倍草甘膦的三氯化铁或硝酸锰对草甘膦有明显的钝化作用；这些都是由于三价阳离子对除草剂活性的影响。（9）助剂的应用表面活性剂在0.01-0.1%浓度范围内，水溶液的表面张力下降最显著，高浓度时它溶解于角质成分中并直接毒害叶肉组织。在表面活性剂的作用下，细胞壁能够部分的溶解，因而，细胞内含物流于细胞之间。除表面活性剂外，应用其它一些助剂来改善杂草对除草剂的吸收以提高药效，如在草甘膦水溶液中加入硫酸胺，则吸收与传导数量增加3倍。2.6.3.2影响土壤处理除草剂吸收的因素(1)整地质量施药前整地质量好坏，直接影响土壤处理剂的药效发挥。整地质量差，地表有植物残株和大土块，造成许多死角接触不到药剂，当湿度充足时，土块的缝隙、残草下面，土块内部遇湿涨开，均能萌发大量杂草。大土块较多的田施药，由于土块表面积较大，单位面积施药剂量减少，从而降低除草效果。此外，土块较大，喷施易挥发的药剂后不能保证混土的质量，使药效大为降低。据调查，整地质量好坏，除草效果可相差50%。所谓整地质量好，要求每平方米土块数小于100个，最大土块直径不超过4cm（小于鸡蛋）。(2)施药技术施药技术正确与否直接影响除草效果，施药技术主要包括施药方法和施药适期。具体内容见“除草剂的使用方法”一节。(3)土壤质地与有机质含量这是影响土壤处理剂除草效果的重要因素。土壤质地和土壤有机质含量与吸附作用、淋溶以及微生物降解密切相关，总的来说，土壤有机质含量越高，土壤越粘重，则除草剂在土壤中被吸附越多、被微生物降解越快、淋溶越少，一定量的除草剂效果就越差。例如，当土壤有机质含量分别为4.8%和7.25%时，每公顷施用氟乐灵1.08kg（有效成分），除草效果分别为91%和50%；有机质含量分别为13.8%和4.5%时，每公顷用甲草胺3.5kg，除草剂效果分别为25%和91.7%。因此，为了保证除草效果，必须根据土壤质地和有机质含量调整除草剂的用量。除草剂的品种特性不同，受土壤质地和有机质含量的影响也不同。有些除草剂受土壤有机质的影响比土壤质地的影响大，如阿特拉津等，有些主要受土壤质地的影响，如甲草胺等（见表1）也有一些药剂受土壤有机质和土壤质地影响均很小。如茅毒，使用剂量主要与使用方法和作物有关，如随着混土深度增加而增加施药量。(表1)不同土壤条件阿特拉律和甲草胺的使用剂量(有效成分)(4)土壤湿度土壤含水量通常是影响土壤处理剂药效的最主要因素。土壤含水量与除草剂的吸附作用、挥发、淋溶、化学分解、生物降解均有密切关系。由于杂草从土壤中所能吸收的物质基本上都是水溶液，当土壤湿度较大时，则土壤对除草剂的吸附减弱，土壤中游离态的除草剂增加，便于被杂草吸收，另一方面，土壤湿度大则杂草生理活动旺盛，萌发和生长加快，主体的吸收能力增强，吸入除草剂的量增加，传导也快，除草效果就好；反之，土壤湿度小，施入的除草剂大量被土壤吸附，成为难以移动的束缚态，杂草的主体吸收能力也很弱，淋溶、挥发和分解增加，除草剂的持效期随之缩短。为了克服干旱造成除草效果差的问题，应设法增加土壤湿度，如加大喷液量、泼浇、等待降雨或灌溉等，但要注意对于某些挥发性强或水溶度好的药剂，如氟乐灵、利谷隆、阿特拉津等，为防止过度的挥发或淋溶不宜灌溉用药。混土、盖土并结合镇压保墒能较好地克服干旱对药效的影响。(5)温度和光照低温使吸附作用加强，较高的温度有利于解吸附，因此，高温有利于提高除草效果。温度对土壤处理剂药效的影响主要是通过杂草的生理状况而起作用。温度较高，杂草萌发和生长较快，吸收和传导能力强。另外，温度较高，光照条件好，杂草的生理活性强、光合作用和呼吸作用旺盛，某些光合抑制剂或呼吸抑制剂能随水分和光合产物的传导到达最终作用位置，从而起到杀草的作用。通常温度越高，杂草发芽和生长越快，除草效果也随之来得快而好。例如，光合抑制剂绿麦隆土壤处理防除看麦娘的效果与气温有很大关系，早播麦田气温较高效果就好，迟播麦随着气温下降，效果也随之下降。温度对土壤处理剂效果的影响与药剂本身也有关，有些药剂药效受温度影响较小，如氟乐灵，只要温度能维持杂草萌芽就能表现药效。温度还会影响药剂在植物体内的降解速度，低温下，除草剂在作物体内降解缓慢，若配合寒流极易使某些除草剂产生药害。温度与除草剂的挥发、光解和降解均有关系，光照则直接导致某些除草剂发生光解。高温强光照使除草剂的持效期缩短，较短的残效期有可能使除草效果下降，但也有利于避免对下茬敏感作物产生药害。(6)土壤pH值土壤pH值与除草剂在土壤中的吸附作用，微生物降解和化学分解有关，偏酸性土壤有助于促进对除草剂的吸附作用和在土壤中降解，而使一定量除草剂的效果下降，持效期缩短。因此，在偏酸性土壤中，用药量应比碱性土壤略有增加，以保证除草效果；在碱性地区则应减少用量，以防某些持效期较长的药剂对下茬敏感作物产生药害。(7)风风首先影响土壤处理的喷药质量。喷药时遇大风，药液随风飘移，一是造成飘移损失；二是造成分布不匀；三是有可能引起周围敏感作物产生药害。东北早春常遇大风，且正是进行土壤处理的施药适期，大风能将表土刮走，使土表的药剂也随之移动，大大影响了除草的效果。此外，风还可加速土表药剂的挥发，土壤湿度较小时，大风不利于保墒，均可使除草效果下降。2.7除草剂的作用机制除草剂与其在植物体内的作用靶标结合而杀死杂草的途径称作除草剂的作用机制，不同类型除草剂的作用机制有很大差异。有些除草剂主要有一种作用机制，也有些除草剂具有2种以上的作用机制。2.7.1抑制光合作用光合作用是绿色植物在光照下将CO2和H2O合成为糖类的过程，这一过程是在叶绿体内进行的，它包括两种反应，即光反应与暗反应。光反应首先是水的光解，产生电子传递从而固定CO2产生糖。除草剂通过抑制植物的光合作用，使叶片失绿，妨碍植物制造养料，最后植株由于“饥饿”而死亡。这一过程中通常有3个环节成为除草剂的抑制点。（1）抑制光合电子传递约有30%的除草剂是光合电子传递抑制剂，如三氮苯类、取代脲类、尿嘧啶类、双氨基甲酸酯类、酰胺类、二苯醚类、二硝基苯胺类。作用位点在光合系统II和光合系统I之间，即QA和PQ之间的电子传递体B蛋白，除草剂与B蛋白的结合后，改变了蛋白质的氨基酸结构，抑制电子从QA传递到PQ，使H＋和CO3－不能与其结合，从而影响光合电子传递。使得光合系统处于过度的激发态，能量溢出到氧或其它邻近的分子，发生光氧化作用，最终导致毒害。（2）抑制光合磷酸化过程在光合作用过程中，光能通过叶绿体最终转变为ATP，有些除草剂不抑制电子的传递，但影响磷酸化作用，从而抑制ATP的生成，有些除草剂它们兼抑制磷酸化和电子传递作用，直接作用于磷酸化部位造成ATP合成停止。到目前为止，还没有商品化的除草剂的初生作用是直接抑制光合磷酸化的。但有些电子传递抑制剂如二苯醚类、联吡啶类和敌稗等，在高浓度下也能抑制光合磷酸化，使得ATP合成停止。（3）分流光合电子传递链的电子此类除草剂主要作用于光合系统Ⅰ，能与电子传递链中的一些成分相竞争，致使正常受体铁氧化还原蛋白失去功效。联吡啶类除草剂百草枯和敌草快等是光合电子传递链分流剂。它们作用于光合系统I，截获电子传递链中的电子，而被还原，阻止铁氧化还原蛋白的还原即其后的反应。这类除草剂杀死植物并不是直接由于截获光合系统I的电子造成的，而是由于还原态的百草枯和敌草快自动氧化过程中产生过氧根阴离子导致生物膜中未饱和脂肪酸产生过氧化作用，破坏生物膜的半透性，造成细胞的死亡。此外，除草剂在破坏光合作用的同时，还可产生次生毒害作用，即正常光化学反应的电子流被截断后，电子能量使叶绿素光氧化，叶绿素分解，植株死亡。2.7.2抑制呼吸作用呼吸作用是能量释放的过程，它是对底物的生物氧化作用，它包括一系列生物化学反应，一些除草剂对这些生物化学反应产生严重抑制而导致杂草死亡。除草剂对呼吸作用的影响包括以下几个方面：（1）破坏偶联反应在呼吸作用的过程中，把氧化作用与磷酸化作用这两个相互联系且又同时进行的不同过程称之为偶联反应，并把破坏偶联反应的物质称之为解偶联剂。解偶联剂的特性是抑制ATP合成而不干扰电子传递，当解偶联剂作用于氧化磷酸化部位后，则由ADP生成ATP反应受到抑制，于是ADP维持在较高浓度水平，增强了植物的呼吸作用，但不能生成ATP去满足植物生活能源的需要，植物终因正常代谢受破坏而死亡。（2）抑制能量传递除草剂与ATP酶结合或者与能量偶联途径中的中间产物结合，抑制ATP的生成，或者使已生成的ATP发生逆向反应生成ADP，从而破坏呼吸作用。（3）抑制电子传递除草剂与参与呼吸作用的电子传递体结合，或者除草剂取代正常的电子受体，使正常的电子传递中断，从而破坏呼吸作用。二硝基苯胺类及二苯醚类等除草剂具有此种效应。2.7.3抑制核酸与蛋白质合成核酸与蛋白质是细胞核与各种细胞器的重要成分，核酸是遗传密码贮存、表达与转录中心；而蛋白质是植物体内物质吸收、细胞分化、光合作用与呼吸作用等各种生命活动的能源。细胞分裂、核酸代谢及蛋白质合成是植物生长与发育必需的过程。（1）干扰核酸形成苯腈类、多硝酚类以及氨基甲酸酯类除草剂可影响核酸的形成，最终使植物细胞分裂发生改变，发生畸形，导致植物死亡。一些影响ATP形成的除草剂，最终也影响核酸的形成。毒草胺等除草剂可影响多肽的形态，使TRNA不能形成，不能活化氨基酸，最终破坏肽链的形成。（2）抑制氨基酸合成氨基酸用于合成蛋白质及其它含氮有机物如叶绿素、维生素、激素及生物碱等。对氨基酸合成的抑制，将造成蛋白质及其它含氮物质合成受阻。主要表现在对芳基氨基酸的抑制和侧链氨基酸的抑制如缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等，最终导致植物不能正常生长发育而死亡。2.7.4抑制类胡萝卜素的生物合成在类囊体膜上，有大量的叶绿素和类胡萝卜素。这两类色素紧密相连，前者收集光能，后者则保护前者免受氧化作用的破坏。抑制这两类色素中任何一种的合成，将导致植物出现白化现象。类胡萝卜素在光合作用下一方面是光的吸收剂，将光能传给叶绿素，另一方面是叶绿素的保护剂，将多余的光能灭掉，保护叶绿素，以免叶绿素在光的条件下氧化。最新的研究证明了一些除草剂如二苯醚类除草剂和恶草灵，直接抑制叶绿素的生物合成，其作用靶标酶是原卟啉原氧化酶，导致原卟啉IX合成受阻，从而抑制叶绿素的合成。有些除草剂可以抑制类胡萝卜素合成，致使叶绿素失去保护色素，叶绿素遭到破坏而引起植物失绿现象。不同除草剂抑制类胡萝卜素合成过程的部位存在较大差异，情况较复杂。2.7.5干扰植物激素作用植物体内含有多种植物激素，它们对协调植物的生长、发育、开花与结果具有重要作用。它们在植物的不同组织中的含量与比例都有严格的要求。激素型除草剂是人工合成的具有天然植物激素作用的物质，如苯氧羧酸类（如2，4－滴与2甲4氯等）、苯甲酸类（草芽平、豆科威与麦草畏等）和毒莠定等。这些化合物都很稳定，植物通过调节生长素合成和降解、输入和输出速度以及共轭作用（包括可逆和不可逆共轭）来维持不同组织中的生长素正常的水平。其中可逆共轭作用最为重要。激素型除草剂处理植物后，由于缺乏调控它在细胞间浓度，所以，植物组织中的激素（激素型除草剂）浓度极高，而干扰植物体内激素的平衡，影响植物的形态发生，最终导致植物死亡。由于植物不同器官对药剂的敏感程度及积累药量的差别，受害植物常可见到刺激与抑制同时存在的症状，导致植物产生扭曲与畸形。例如2，4－D对双子叶杂草表现的药害症状：顶端与根部生长停止，叶片皱缩，茎基部变粗，肿裂或出现瘤状物等，严重时则全株枯死。2.7.6抑制脂类合成植物体内脂类是保持膜的完整性和机能以及一些酶活性所必需的物质，其中包括线粒体、质体与胞质脂类，每种脂类都是通过不同途径进行合成。除草剂对脂类合成的抑制是器官或质体水平，除了直接抑制酶活性以外，也能干扰脂类合成中的膜系统的质体合成。亚麻酸是生物膜的主要结构成分，在去饱和酶的作用下，由柠檬酸生成亚麻酸的过程中，除草剂抑制了酶的活性，最终亚麻酸生成减少，使生物膜异常。2.7.7对生物膜的破坏植物细胞质外有层质膜，细胞与外界物质的交换在质膜上进行。细胞器也是一个膜的体系，各种物质的交换均在膜上进行。膜上有特殊蛋白质排列，执行特殊的功能。光合作用、呼吸作用也都在叶绿体和线粒体膜上进行。胞间连丝也是膜的体系。因此，植物体内生理生化和物质交换均在膜上进行，生物体的生理活动靠膜来维持。生物膜的内外两层由蛋白质组成，是亲水性的，中间为类脂，是亲脂性的。除草剂影响膜上的功能蛋白和类脂，从而影响膜的活性，造成植物生理的紊乱。百草枯、二硝基苯胺类以及脲类除草剂影响膜的透性，促进氨基酸与电解质的渗漏；大多数促进膜透性的除草剂往往抑制矿质吸收，影响与膜缔合的酶的活性，如原生质膜中的三磷酸腺苷酶、纤维素合成酶等；有些除草剂改变影响膜机能的激素与环境调控，如2，4－滴改变细胞伸长及膜的电势。脂类、蛋白质与碳水化合物都是生物膜的主要组成部分，对任何膜成分的抑制都会造成膜机能的障碍。2.7.8对植物生长的抑制作用植物生长来自细胞的分裂和细胞的增大，在除草剂的影响下可使植物停止生长。均三氮苯类除草剂抑制光合作用，最终也导致植株停止生长，但这属于次生抑制作用。发生原生抑制作用的除草剂主要有二硝基苯胺类、氯代氨基酸类、氨基甲酸脂类、有机磷类等。①抑制细胞分裂植物细胞的骨架主要是由微管和微丝组成。它们保持细胞形态，在细胞分裂、生长和形态发生中起着重要的作用。目前，还没有商品化的除草剂干扰微丝。大量研究明确了很多除草剂直接干扰有丝分裂纺锤体，使微管的机能发生障碍或抑制微管的形成。如二硝基苯胺类除草剂与微管蛋白结合，抑制微管蛋白的聚合作用，导致纺锤体微管不能形成，使得细胞有丝分裂停留在前、中期，而影响正常的细胞分裂，导致形成多核细胞，肿根。②抑制细胞伸长主要是由于抑制细胞壁伸长，如苯胺基丙酸脂类除草剂。植物的生长发育是其体内一系列生理、生化反应过程协调统一的结果，除草剂对植物体内某一过程或反应的抑制，便会造成其它许多过程的失调。许多除草剂往往是通过多条途径和多种效应而造成杂草死亡的。2.8除草剂的选择性原理农田应用的除草剂必须具有良好的选择性，亦即在一定用量与使用时期范围内，能够防治杂草而不伤害作物。由于化合物类型与品种不同，形成了多种形式的选择性。除草剂的选择性是指除草剂在一定剂量下，杀灭某些植物，而对另一些植物无明显的影响。常用选择性指数来表示。在评价除草剂对作物和杂草间的选择性时，常用如下方法计算：选择性指数=对作物10%植株的有效剂量（ED10）/对杂草90%植株的有效剂量（ED90）除草剂的选择性指数越高，对作物的安全越好。除草剂的选择性主要由植株形态不同造成的接收除草剂药量的差异，吸收和传导除草剂的差异，对除草剂的代谢速度和途径的差异，靶标蛋白对除草剂敏感性的差异，以及耐受除草剂毒害能力的差异。即常讲的形态、生理和生化选择。（1）形态选择性不同种植物形态差异造成的选择性，这种选择性比较局限，安全幅度较窄。①叶片特性叶片特性对作物能起一定程度的保护作用，如小麦、水稻等禾谷类作物的叶片狭长，与主茎间角度小，向上生长，因此，除草剂雾滴不易粘着于叶表面；而阔叶杂草的叶片宽大，在茎上近于水平展开，能截留较多的药液雾滴，有利于吸收。②生长点位置禾谷类作物节间生长，生长点位于植株基部并被叶片包被，不能直接接触药液；而阔叶杂草的生长点裸露于植株顶部及叶腋处，直接接触除草剂雾滴，故易受害。③生育习性大豆、果树等根系庞大，入土深而广，难以接触和吸收施于土表的除草剂；一年生杂草种子小，在表土层发芽，处于药土层，故较易吸收除草剂。这种生育习性的差异往往是导致除草剂产生位差选择性。种子大小不同，其贮藏的物质量也不同，发芽时吸水量不同也影响对除草刘的耐药性。所以利用种子大小的差异来进行土壤处理，可以消灭小粒种杂草。(2)生理选择性生理选择性是不同植物对除草剂吸收及其在体内运转差异造成的选择性。①、吸收不同种植物及同种植物的不同生育阶段对除草剂吸收不同。叶片角质层特性、气孔数量与开张程度、茸毛等均显著影响吸收。角质层特性因植物种类、年龄及环境条件而异，幼嫩叶及遮阴处生长的叶角质层比老龄叶片及强光下生长的叶片薄，易吸收除草剂。气孔数量因植物而异，其开张程度则因环境条件而变化；同种植物的同一叶片，其下表皮气孔数远超过上表皮，二者差10倍以上，气孔大小相差5—6倍；凡是气孔数多而大，开张程度大的植物易吸收除草剂。②、运转除草剂在不同种植物体内运转的差异是其选择性因素之一，禾大壮在水稻体内仅向上运转，而在稗草体既向上、也向下运转，并分布于植株各部位；2，4-D在菜豆体内的运转速度与数量远超过禾本科作物，其在甘蔗生长点中的含量比菜豆低10倍；胡萝卜与欧防风对利谷隆的抗性与运转有关，前者运转数量仅占根吸收总量的13%，后者仅占4%，而敏感的莴苣与芜菁的运转数量则占64%与80%；大豆不同品种对克津的敏感性差异也与运转有关，处理后24、48与72h，在抗性品种的顶生小叶中发现的赛克津数量很少；豆科威在敏感植物反枝苋与稗草体内运转速度比大豆迅速；苗前应用14C甲羧醚后，在大豆初生与次生叶片中不运转，但是苘麻体内运转迅速。(3)生化选择性生化选择性是除草剂在不同植物体内通过一系列生物化学变化造成的选择性，大多数这样的变化是酶促反应。①活化机制差异的选择性2甲4氯丁酸在荨麻等敏感性阔叶杂草体内通过β－氧化作用转变为2甲4氯，而使杂草死亡，但在三叶草、芹菜体内由于不存在β－氧化作用，所以虽然吸收药剂也不受害；2，4滴丁酸在一些阔叶杂草体内也是通过β－氧化作用转变为2，4—D使其死亡，但在大豆体内不能产生此种反应，故不受害。Assert在野燕麦、看麦娘等植物体内迅速转变为生物活性酸，使其受害，而在抗性作物小麦与大麦体内则迅速氧化为相应的醇，然后与葡萄糖结合，使其丧失活性。②氧化与还原反应作物吸收除草剂后，在体内进行氧化与还原作用，使其丧失活性。氧化反应系微粒体多功能氧化酶及过氧化氢酶诱导的解毒反应，大多数除草剂都能进行此种反应。还原作用系硝基还原酶诱导的反应，二硝基苯胺及硝基二苯醚除草剂多进行此种反应。③水解反应水解反应是若干重要类型除草剂在抗性作物中的重要解毒机制，如敌稗在水稻体内通过芳基酰胺酶诱导，迅速水解产生3，4—二氯苯胺与丙酸，使其丧失活性，稗草体内由于缺乏此种酶而不能水解，故受害死亡。④结合作用结合作用是许多除草剂的重要选择性机制。除草剂往往与谷胱甘肽、葡萄糖、氨基酸等多种物质结合。分子结构中含酚、N－胺或羧酸的除草剂以及通过氧化、还原、水解而代谢为酚、苯胺或酸的除草剂均能与糖类结合，如2，4—D、豆科威、苯达松、杀草丹、禾草灵等，其中以O—葡萄结合物最普遍。除草剂在植物体内通过a–酰胺键形成氨基酸结合体是酸性除草剂的重要结合反应，2，4—滴氨基酸结合物是著名例证。谷胱甘肽结合作用是许多除草剂的重要选择性机制，因为这种反应具有广泛的基质。谷胱甘肽结合作用多为谷胱甘肽—S—转移酶催化的反应，这种反应与酶活性强弱有关；而氯代乙酰胺除草剂则为非酶促反应，在这种情况下，植物抗性强弱与其体内谷胱甘肽或高谷胱甘肽含量密切相关。培育抗除草剂作物主要是利用生化选择性，将抗性基因导入作物使作物获得抗药性。培育抗除草剂作物主要利用如下三种途径：一是改变靶标的敏感性（导入不敏感的靶标酶），二是提高作物降解的能力（导入降解酶），三是增加靶标酶的量（导入催化靶标酶合成的酶）。(4)人为选择性人为选择性是根据除草剂特性，利用作物与杂草生育特性的差异，在使用技术上造成的选择性，这种选择性的安全幅度较小，对使用条件要求严格。①位差选择性位差选择性就是利用作物与杂草根系及种子萌发所处土层的差异造成的选择性。这是土壤处理的重要根据之一。例如：除草醚的药层只有0.3—1cm，栽插下去的水稻根系在2－3cm深度，而稗草种子通过整地后大大多在0.3－1cm左右的土层内发芽良好，因此，撒施除草醚可以杀死在土壤表层萌发的稗草，而对药层下的水稻根系没有影响。水稻插秧返青后，将丁草胺拌土撒施，药剂接触水层后，扩散、下沉于表土层被吸附，不向下移动，稗草幼芽接触药剂吸收而死亡，水稻根系处于药土层之下，叶片在水层之上，故不受害。扑草净防除稻田眼子菜，如果撒药后又下田进行其它田间管理操作，那么就会破坏毒土层，使表层的药剂渗到深层而触及水稻根系，不仅防除效果差，而且将使水稻发生药害。旱地进行土壤处理，也可利用位差选择。赛克津在大豆播后苗前进行土壤处理，要适当增大大豆的播种深度来保证大豆的安全。如果大豆播得太浅或者虽然大豆播种到适当深度，但由于药后遇到大暴雨或大水漫灌，使赛克津因淋溶而与大豆种子接触，将由于位差选择被破坏而使大豆受害。氟乐灵在棉花播前混入5cm土层中，因棉种分布在药层之下，对药剂较敏感的根部下扎，避开药土层，故对棉花安全。果树根系入土深，一年生杂草种子多在表土层发芽，所以在果园可以安全应用长持效性除草剂阿特拉津、西玛津等。②时差选择性利用作物与杂草发芽出苗时间的差异，在用药时间上人为造成选择性。例如：整过地的稗草种子在0.3—1cm表层内，在秧田或直播田同时撒下除草醚和未催芽的水稻种子，3天内稗草种子萌发被杀死，而水稻没有发芽，等水稻露白或零星立针即排去毒水，此时除草醚药效高峰已过，对水稻比较安全，但能杀除先萌发的稗草。作物播种之前，用草甘膦、百草枯等灭生性除草剂防除田间正在生长的杂草，随后即可免耕播种或移栽，作物可不受除草剂的影响，这也是利用时差选择。水稻机械旱直播栽培中，稗草出苗比水稻早，待大部分稗草及其它杂草出苗，而水稻尚未出苗时，全田施用百草枯，药剂接触杂草即可杀除，而接触土壤则立即失效，故不影响其后出苗的水稻。③局部选择性在作物生育期采用保护性装置喷雾或定向喷雾，消灭杂草而不影响作物。如在喷头上安装保护罩喷洒百草枯防治果园树干周围的杂草。又如，利用解毒剂保护作物，局部使用吸附剂，采用混合剂等措施来增进选择性，使作物与杂草之间获得最大的选择性差异等等。(5)利用保护物质或安全剂而获得选择性选择性差的除草剂可以通过保护物质或安全剂而获得选择性。例如水稻或玉米等种子可用吸附性能很强的活性碳处理，从而避免或降低对三氮苯类的药害。此外，播种沟里施用活性碳也可避免一些作物对多种除草剂的药害。利用安全剂来减轻一些除草剂的药害，近年来发展迅速，被认为是化学除草的选择性进入了一个新纪元。目前在生产实践中安全剂已成为一些除草剂的重要安全措施。扫茀特为丙草胺与安全剂CGA—123407的合剂，它可安全用于稻田，也可以用于秧田或直播田。通常都尔不宜用在高粱田，但高梁应用安全剂flurazole和conce处理种子后，则能够安全地用于生产。这种措施已被美国有些州列为高粱田化学除草的重要方法。另外，有些杀菌剂和植物生长调节剂也可用为安全剂。如用杀菌剂恶霉灵处理稻种可保护受西草净、除草醚与敌稗的毒害，矮壮素可明显保护土地残留莠去津对小麦的毒害作用。在实际应用中，往往采用双重甚至多重选择性，以确保作物的安全。在各种选择性中，生理生化选择性是较为根本的选择，其它则是以严格的应用条件为前提，选择的相对性较大，如当生产中不能确保选择性所依赖的应用条件时，则必须要求所用除草剂具有一定的生理生化选择性。另一方面，认识到除草剂选择性在对象和强度上的相对性，在应用中要认真分析当时当地的应用条件，并有针对性地严格加以掌握，以杜绝药害的发生。掌握不同除草剂的选择原理，对安全有效使用除草剂极有帮助。另外，除草剂的选择性还受到环境条件的影响，如在大豆地使用乙草胺遇到强降雨时，使乙草胺淋溶到大豆根系而产生药害。气温对土壤处理除草剂的选择性影响大，施药后如遇低温，作物出土慢，增加接触药剂时间，加之在低温下，作物降解能力低，易出现药害。作物不同品种之间对除草剂的敏感性也存在差异，如大多数大豆品种对嗪草酮具有耐药性，而合丰25、北非系列对该药则较敏感。因此，在使用除草剂时一定要考虑到作物品种间对除草剂敏感性的差异，以免发生药害。2.9除草剂在环境中消失途径作为人工合成的化学品的除草剂，在农业生产中施用后，在防治杂草的同时，必然进入生态环境中，了解除草剂在环境中的归趋不仅对合理、安全使用是重要的，而且对于保护生态环境、减少与避免污染也是必要的。2.9.1物理过程（1）挥发挥发是除草剂从固态或液态变为气态的过程。由于挥发使除草剂从土壤表面迅速消失，不仅降低除草效果，而且还易伤害敏感作物。除草剂的挥发决定于化合物的物理特性与环境条件。饱合蒸气压高的除草剂，其挥发作用强，在现有各类除草剂中以二硝基苯胺类化合物的挥发性最强，其次是硫代氨基甲酸酯类化合物。温度与湿度是影响除草剂挥发的重要环境因素，低温条件下，挥发作用缓慢，高温时挥发迅速。温度愈高，化合物的饱合蒸气压愈大，因而挥发性也愈强。除草剂的挥发是结合水分的蒸发作用而进行的，因而挥发作用的强弱与土壤含水量有密切的关系。土壤含水量高时，水分子与除草剂分子竞争土壤吸附表面，使除草剂在土壤溶液中呈游离态，随着水分的蒸发而挥发于大气中；当土壤含水量低时，土壤胶体强烈吸附除草剂分子，使挥发性显著下降。如将氟乐灵喷洒于土表后，在30℃、24小时内的挥发量是：土壤湿度1%时，挥发量为17%；土