除草剂发展现状和发展方向

杂草防治的现状和发展方向杂草防除是将杂草堆人类生产和经济活动的有害性减低到人们能够承受的范围之内。

杂草防除的方法很多。

近万年来，人类一直在探索着治理杂草的各种途径、技术和方法。

从最开始的手工除草一直到20世纪20年代的机械除草是人类物理性防治杂草阶段。

20世纪40年代有机除草剂的合成和使用，标志着人类对杂草的防治进入了新纪元。

随着某些选择性除草剂（如2,4-D，MCPA）的发现和推广成功，大面积、快速而有效的治理多种杂草已成为现实，农业生产效率显著提高。

目前，人类杂草防除的方式大体包括物理防治、农业治草、化学防治、生态治草、杂草检疫等。

下面就化学防治和生物防治做详细阐述。

化学防治早在19世纪末期，在欧洲防治葡萄霜酶病时，发现硫酸铜能防治麦田一些十字花科杂草而不伤害作物，这就开始了人类化学除草的历史。

1932年，选择性除草剂二硝酚和地乐酚的发现，使除草剂进入了有机化合物阶段；1942年，2,4-D以及随后的2甲4氯与2,4,5-D的发现，开辟了杂草防治的新纪元[1]。

随诊现代有机合成工业的发展和生物化学与植物生理学的研究进展，除草剂的发展日新月异。

安全、广谱、高效和选择性强的除草剂不断出现。

一般地说, 虽然除草剂给增产带来的好处是显而易见，并为现代农业作出了巨大的贡献, 但是随之而来的问题亦日趋严重, 如对人类的毒害及环境污染问题。

由此促进了新产品的研究和开发, 经改良的新产品使用安全, 目前已取代了许多旧产品, 但随着生物工程及种子技术的发展, 科学工作者正在探索追求更完美的新产品。

世界十大种子公司之一的工− 2 种子商是世界上为数不多的几个既经营种子又研制经营化学药品的母公司中的一家, 正在着手研制既有效除草又考虑环境安全的新型除草剂[2]。

由于转基因抗除草剂作物的发展和种植面积的不断增长，大大推动了草甘膦、草铵膦等非选择性除草剂的发展。

抗草甘膦性状已经在转基因抗除草剂大豆、棉花和油菜作物市场占据了主导地位。

这种草甘膦+抗草甘膦作物的种植和杂草防治模式使得人类在杂草防治历史上达到了从未有过的高度。

农业效率极大的提高，农业生产成本大幅降低，农业生产效益有很大提高。

然而在这种模式给人类带来极大利益的同时，我们不得不考虑到它会带来什么？这种模式会是得除草剂市场以草甘膦为主导，草铵膦为次的单一化格局将进一步加剧。

其后果将是非常严重的，少数几种除草剂品种一统天下的格局形成，极易导致抗药性杂草的产生，一旦杂草产生抗药性，人类经过几十年建立起来的以化学除草剂为主体的现代杂草控制技术体系将趋于崩溃瓦解，人类可能又要回到用手工除草的原始农业状态[3]。

生物防治生物防治就是利用不利于杂草生长的生物天敌，像昆虫、病原微生物、细菌、病毒、线虫、食草动物或其他高等植物来控制杂草的发生、生长蔓延和危害的杂草防除方法。

它具有不污染环境、不产生要害、经济效益高等优点[4]。

生物防除的方式主要包括以虫治草、以病原微生物治草、动物治草和生物除草剂等[4]。

生物除草剂是利用自然界种类繁多的动物、植物和微生物在各自生命过程中产生的各种具有特定生理功能的生物活性物质而开发的除草剂。

狭义上讲, 指直接利用生物产生的天然活性物质或生物活体作除草剂。

广义上说, 还包括按天然物质的化学结构或类似衍生结构人工合成的除草剂, 包括植物源除草剂、动物源除草剂、微生物源除草剂。

目前研究最多的是微生物源除草剂[5]。

微生物防治在理论上主要依据生物地理学、种群生态学、群落生态学的原理, 在阐明了天敌一寄主一环境三者关系的基础上, 对目标杂草进行调节控制[6]。

生物除草剂可以增强控制杂草的作用, 主要是源于病原微生物的植物病理作用, 通过多种病原微生物除草剂的潜在效应, 使用多种物理一生物化学作用机理, 维持病原体的传染性防卫素供应、木质素和酚类的形成以及自由基的产生[7]。

人们利用生物除草剂安全、有效、无污染的新方法、新途径防除杂草, 最终达到制造生物除草剂新品种的目的。

美国微生物学家在生物除草的研究中发现，细菌能获取植物根部毛孔涌出的有机物，从植物根部提取的假单胞菌属和欧文氏菌属具有明显的生物除草潜能。

绒毛叶草是危害大豆和玉米的主要杂草，科学家们采用了两个假单胞菌种和泥炭土混合，施在撒有绒毛叶草种子的l m2 的田间，半月后，出草率比未施细菌的低35% ~40%。

可见这种方法除草效果明显。

另外，还可利用微生物致病的专一性特点来防除杂草。

我国近年来在云南发现了一种可防除旱地恶性杂草马塘的黑粉菌[8]-[9]。

这种病菌在禾本科作物上不发病，而在杂草马塘上的发病率高达95%，这一发现，开拓了杂草防治的新方向。

生物除草剂具有两个显著的特点：一是经过人工批量生产而获得大量生物接种体；二是淹没式应用，以达到迅速感染，并在较短时间里杀灭杂草[5]。

传统化学除草剂应用中出现的问题除了雾滴漂移是除草剂大面积使用中经常发生的问题外,环境条件不良时，除草剂也可能对生长不良的作物引起药害。

更值得注意的问题还有：杂草抗药性问题。

到目前为止，世界范围内至少有30个以上的国家，至少已有100 种以上杂草对化学结构不同的多种类型除草剂产生了抗性，现已发现50 多种以上杂草产生了抗性生物型，其中以抗三氮苯除草剂的杂草种类最多,其他较多的是ALS抑制剂和光合作用抑制剂等。

杂草的抗性增加了杂草的防治难度，增加了防治成本。

生产实际中，单一除草剂品种的大量应用势必促进杂草抗药性的发展。

突出表现是抗性形成速度加快,范围更广。

早期应用的除草剂品种从开始应用到杂草产生抗性约需10年以上,而最近则仅用4~5年便产生抗性。

另一个重要表现是多抗性与交互抗性增多[10]-[11]。

杂草群落组成发生明显变化。

长期使用单一除草剂后,由于环境的变化，农田杂草群落组成逐步演替,使得原来危害较小或在群落中处于次要地位的杂草迅速演替为优势杂草[5]。

除草剂在土壤中残留及污染除草剂的残毒造成土壤及农产品严重污染，不仅损害人和动物的健康，而且引起土壤微生物大量死亡，使微生物种群数量急剧减少。

据波兰科学家研究证明：使用化学除草剂后，每克土壤上减少细菌达78 万个，放线菌8 万多个，真菌4 万左右，从而使土壤成分贫瘠化，导致土壤肥力不断下降而造成减产。

化学除草剂在应用中，除植物吸收少量药剂外，大部分进入生态环境，造成生态环境的污染。

除草剂的挥发使用挥发性除草剂，如果操作不当极易挥发，致使附近对污染敏感的作物及树木受害，也会造成空气的污染。

分解产物的毒性某些除草剂本身对人畜无毒，但分解产物却具有毒性。

如酰胺类除草剂中的疏草灭在土壤中水解成3–氯–4–甲基苯胺，进而转变为3, 3, 4–三氯–4–甲基偶氮苯，这种偶氮苯化合物具有致癌作用。

以使用杀草丹导致水稻矮化为例，由于水稻田使用杀草丹时,在还原条件下脱氯而产生脱氯杀草丹，对水稻生育产生严重抑制作用。

由于除草剂(如有些磺酰脲类)不易被土壤降解、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。

除草剂研究和应用发展方向除草剂混合应用每种除草剂都有一定的杀草谱，为扩大杀草谱，提高防除杂草效果，可将2种以上的除草剂混和使用，混用不仅可以扩大防治谱，还可减少除草剂的药量，从而减少污染，也可提高对作物的安全性，延缓杂草产生抗药性。

如美国杜邦公司将旱田除草剂甲磺隆与水田除草剂等苄嘧混用，防治稻田杂草，取得了巨大的成功。

但是，如果除草剂混用不合理非但起不到预期的目的，而且还会产生药害，事倍功半。

因此，除草剂混用应遵循一定的原则。

即混用后不影响药效，毒性不增大，不会产生药害。

所以，为保证混用效果，在开发出一种新型除草剂后，最好推出其相应的复配制剂和助剂。

除草剂助剂的研究助剂尽管一般没有除草活性，但可以显著影响除草剂的药效，助剂可以影响除草剂的喷施过程中在靶标植物上吸附、滞留、吸收和传导，以及最终到达作用靶标的除草剂有效成分的量，一些助剂公司专门开发增渗、抗雨水冲刷、抗漂移等各种用途的助剂品种。

高效除草剂和解毒剂的开发应用针对除草剂对人、动物的危害及环境污染问题，今后应加强高效除草剂和解毒剂的开发利用。

高效除草剂用量低，对哺乳动物低毒，环境相容性好。

此类除草剂主要是通过触杀作用来防治杂草，在土壤中即失去活性，不会对后茬作物造成不良影响。

美国杜邦公司开发出第一个乙酸乳酸合成酶(ALS)抑制剂——氯磺隆，它的超效除草活性、极低的毒性、良好的环境相容性受到世界各大农药公司的重视，纷纷投入巨资开发新的(ALS)抑制剂[11]。

高效除草剂是非常理想的产品，但是开发工作有一定的难度。

在除草剂新品种开发有一定难度的今天，解毒剂可拓宽除草剂的使用范围，解毒剂的开发已成为一个新的领域。

解毒剂可增强植物对除草剂残毒的代谢，解除或降低除草剂对作物的毒害，提高生产的安全性。

培育抗除草剂植物随着分子生物学的飞速发展，利用转基因方法，培育抗除草剂残毒的作物。

这方面已有一些成功的例子，抗草甘磷的植物有油菜、大豆；抗磺草灵的有番茄；抗草胺磷的作物有玉米、小麦、水稻、棉花。

这些抗除草剂作物掀开了除草剂应用的新篇章[12]。

利用化感作用抑制杂草化感作用[5]，即一种植物能够通过向土壤中释放化感物质来影响另一种植物生长。

自然条件下, 根系分泌、茎叶淋溶和挥发、枯枝落叶分解等是植物向环境释放化感物质的主要途径因此，可利用化感作用，通过轮作、间作的方法，有效抑制杂草。

如高粱能抑制大须芒草、垂穗草等杂草生长，大葱可抑制地下竹节草的生长。

如果能利用植物本身的抗草、除草特性，培育出抗草、除草作物，不仅能降低生产成本，且对保护生态环境非常有益。

生物除草剂除草剂的开发应用生物除草剂比化学除草剂具有更加优越的特性，高效、无残毒，对人体、动物、环境无害。

现在美国、澳大利亚、意大利、中国等已研究出一些真菌除草剂，有些国家己广泛应用于水稻、大豆、玉米、小麦等作物的杂草防除，效果很好。

美国使用植物真菌炭疽病原研制的真菌除草剂用于水稻和大豆田间防治大麻。

大麻是广泛传播的农作物杂草之一，化学除草剂很难防治，而真菌除草剂完全能够消除其危害，施入7 d后大麻植株就开始死亡。

这充分表明真菌除草剂的除草能力是相当强的[6]-[7]。

真菌除草剂可制成粉剂、微粒剂、乳剂或悬浮剂等，使用时与淡水一起施入土壤，真菌在水分充足的条件下开始发芽，释放出孢子，孢子很容易侵入杂草根部组织，真菌孢子发育使植株迅速死亡。

应用生物技术除草经济安全，效果持久，且不污染环境，符合人与自然和谐发展的要求，必将在今后的发展中占有重要的地位。

总之，近年来化学除草剂应用后的不良影响，已引起各界人士的普遍关注。

随着人们对环境保护的日益重视，以及农业经济的可持续发展，对除草剂的开发应用提出了更高的要求，使用方便、高效低毒、对环境无污染已成为除草剂今后发展的新动向。