除草劑應用現狀及挑戰

馮程程+馬紅

摘要：除草劑是現代化農業必不可少的一項技術，是農田防除雜草最有效的工具，是農業高產穩產的保證。然而近幾年隨著除草劑大量、廣泛的使用，除草劑藥害、雜草抗藥性、除草劑的長殘留等一系列問題也產生了。本文綜述了我國目前除草劑應用現狀及面臨的挑戰。

關鍵詞：除草劑；藥害；雜草抗藥性；長殘留性；雜草種群

中圖分類號：S-1 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0111-03

除草劑是當前農田雜草防除中最有利的工具，具有經濟、高效、省時、省工等特點，有的品種還兼有促進植物生長的作用。除草劑能夠大幅度提高勞動生產效率，是實現農業現代化必不可少的一項技術，是農業高產、穩產的保證。農田雜草是一類嚴重危害農業生產的重要生物災害。19世紀末期，歐洲人在防治葡萄霜霉病時，發現硫酸銅能防治麥田一些十字花科雜草而不傷害作物，這是農田化學除草的開端。1932年選擇性除草劑二硝酚與地樂酚的發現，使除草劑進入了有機化合物的領域^[1]。1942年美國Zimmerman等發現了2，4-D具有生長調節作用，并具有內吸傳導及選擇性除草原理作用，就此開辟了化學除草的新紀元。自此許多除草劑新品種不斷涌現，主要有二苯醚類、苯氧羧酸類、酰胺類、環己烯酮類、咪唑啉酮類、磺酰脲類等，并以雜環類和含氟化物發展最為迅速^[2]。1975年，使用范圍極廣的滅生性除草劑草甘膦問世，由于其優良的傳導性，很快成為全球除草劑市場中舉足輕重的品種^[3]。我國從1956年開始在稻田試驗2，4，5-T，1958年沈陽化工場開始生產2，4-D丁酯，揭開了我國除草劑工業的歷史。1960—1970年，敵稗、除草醚、撲草凈等除草劑的開發使水田除草有了較大發展^[4]。20世紀70年代以后，取代類、三氮苯類一些品種陸續開始生產并投入使用，我國化學除草面積達170萬hm2，之后化學除草面積進一步擴大^[5]。20世紀80年代是我國除草興旺發展的時期，化學除草面積達脲1 300多萬hm2，其中以磺酰脲類（綠磺隆、甲磺隆）、咪唑啉酮（咪唑乙煙酸）、磺酰胺類及嘧啶水楊酸為代表的超高效除草劑系列品種，開創了化學除草劑的“超高效時代”^[6]。到20世紀90年代中期化學除草面積達 4 000萬hm2，占我國播種面積的1/4^[5]。然而隨著除草劑的廣泛與長期使用，除草劑藥害、毒性與污染，雜草抗藥性，雜草種群變化，病蟲害變化，施藥技術落后等問題隨之產生，近年來除草劑面臨的問題越來越嚴峻。2002年統計結果表明，我國農田草害發生面積503.5萬hm2，由于雜草危害減產糧食達175億kg^[7]。

1 除草劑藥害

高活性除草劑的開發應用在為農業帶來益處的同時，由于使用不合理、誤用、濫用、混用不當，除草劑藥害問題日益突出，對農業安全生產造成嚴重危害。1984年，陜西省冬小麥應用2，4-D丁酯大面積產生藥害。1988年，江蘇省鹽城地區冬小麥應用百草敵大面積產生藥害。1993年，江蘇省冬小麥使用氯磺隆·甲磺隆混劑造成后茬逾133.3 hm2玉米、甘薯、大豆受害^[8]。2000年以來，安徽省每年發生除草劑產品質量問題或不正確使用導致藥害事件數十起，每起受害面積1 300～33 000 hm2不等，直接經濟損失700萬～4 500萬元^[9]。2005—2006年安徽省五河縣各類農作物發生藥害面積約 2 110 hm2，經濟損失3 322.4萬元。據不完全估計，2009年僅湖南省因除草劑造成的藥害面積就有666.7 hm2左右，其中長沙縣有一戶煙農就達近 6.7 hm2，幾乎絕收^[10]。除草劑產生藥害的原因有很多。作物敏感期施藥造成藥害，如棉花對二甲四氯、2，4-D特別敏感，稍有其氣味，棉葉就成雞爪葉，需特別小心。使用長殘留除草劑造成藥害，如磺酰脲類除草劑使用后殘留期較長，對后茬敏感作物容易造成藥害^[11]。除草劑本身安全系數小造成藥害，除草劑的安全系數應達2以上，但有一些藥劑達不到2，如48%百草敵麥田安全化除，用量需 3 000 mL/hm2，但超過375 mL/hm2就可能產生藥害，安全系數只有1.2^[12]。除草劑雜質的影響造成藥害，如殺草丹常會混雜鄰位殺草丹，鄰位殺草丹對稻芽的毒害比對位殺草丹大17倍。除草劑的淋溶性影響造成藥害，如稻樂思即都爾，水溶解度達530 mg/L，在土中很易淋溶，漏水稻田或藥后2～3 d 放水，農藥就隨水滲至稻根，造成藥害^[13]。農田操作管理不當造成藥害，如稻谷萌芽前排水不及時，或田面不平、排水不凈均會產生嚴重藥害。除草劑使用方法不當造成藥害，如在使用除草劑乙·莠時，它的用藥時期較短，適宜在玉米播種出苗期使用，而有的農民在玉米出苗后3葉期還在施用^[14]。除草劑飄移藥害，如2，4-D防除小麥水稻中雙子葉雜草時，霧滴飄移到雙子葉作物蔬菜、果樹、敏感作物上產生藥害；玉米田應用滅生性除草劑百草枯，在稻田壩埂上使用草甘膦，如果防護措施不嚴，會有少量霧滴落到玉米下部的葉片上或稻田邊緣的葉片上，極易造成局部藥害^[15]。施藥器械不標準、噴霧器清潔不徹底、作業不標準造成藥害，如噴藥儀器不標準，造成噴藥量不均勻，使作物局部受害；稻田毒土法施藥時，土壤與除草劑混拌不勻，造成水稻局部受害^[16]。使用噴過除草劑的噴霧器時，不及時清洗噴霧器，使噴霧器中殘留藥液，就進行下一項操作，容易造成藥害，如噴過芐嘧磺隆、吡嘧磺隆等高效除草劑的噴霧器械，未及時清洗就噴施其他殺蟲、殺菌劑防治蔬菜病蟲，引起嚴重藥害^[17]。除草劑施用時期不當造成藥害，如在玉米田應用2，4-D丁酯，苗后莖葉處理比播后苗前土壤處理易產生藥害^[18]。異常環境條件造成藥害，如稻田應用丁草胺、莎稗磷，在低溫多雨以及水層過深時，水稻幼苗顯著受抑制，甚至有死苗現象；苯達松、氟磺胺草醚等在高溫干旱條件下噴灑，會使大豆葉片有燒灼狀的褐色枯斑^[19]。除草劑混用藥害，如防除大豆田雜草時，將三氟羧草醚與烯禾定混用，會加重三氟羧草醚對大豆的危害；敵稗與2，4-D、有機磷、氨基甲酸酯及硫代氨基甲酸酯殺蟲劑混用，嚴重抑制水稻體內使敵稗水解的芳基酰胺酶的活性，從而使水稻受害^[20]。

2 雜草抗藥性

近年來除草劑高頻率、大面積的使用，在給農民帶來方便的同時，也伴隨雜草產生抗藥性的問題。目前，雜草抗性問題越來越突出，備受全球關注。雜草種群內，個體的多實性、易變性、多型性及對環境的高度適應性和遺傳多樣性是產生抗性的內在因素^[21]，而除草劑的選擇壓力和作用靶標單一誘發抗性個體的產生起到篩選抗性的作用^[22]。多年連續使用某單一選擇性除草劑或作用機制相同的不同除草劑，雜草群體中敏感個體被不斷殺死，而抵抗力和適應性強的抗性個體被保留下來，并不斷產生種子，種群中抗性個體不斷增加，這樣年復一年，種群中抗藥性生物型逐漸成為主體^[23]。據統計，全球共有200多種雜草對除草劑產生抗性^[24]。例如加拿大由于使用均三氮苯類除草劑，玉米田施藥量大，雜草抗性增加，已出現禁止使用阿特拉津和西瑪津的情況^[11]。1957年在加拿大首次發現野胡蘿卜（Daucus carota）抗激素類除草劑的生物型^[25]。1970年Ryan報道了歐洲千里光（Senecio dubitabilis）對三氮苯類除草劑產生抗性，之后全世界報道的抗藥性雜草種類不斷增加^[21]。據LeBaron報道，1990年世界上有31個國家和地區共發現113種抗性雜草^[26]。1995—1996年，國際抗除草劑雜草調查委員會記錄了42個國家和地區的183個抗除草劑雜草生物型。2000年，全球44個國家已發現233種抗性雜草生物型對17類除草劑產生了抗性，抗除草劑雜草的種類呈上升的趨勢，其分布范圍已遍及六大洲^[27]。到2012年11月4日，美國雜草抗性網上公布了37個生物型雜草對除草劑產生抗性^[28]。抗性雜草生物型最多的是ALS抑制劑，涉及五類化合物：磺酰脲（SU）、咪唑啉酮（IMI）、三唑嘧啶（TP）、嘧啶氧苯甲酸（CPOB）及磺酰胺羰基-三唑啉酮。ALS抑制除草劑是目前應用最廣泛的除草劑，因為其高效、廣譜、低用量、選擇性強而在世界各地迅速大面積應用^[29]。截至目前，全球共計報道127個生物型的抗性雜草，抗ALS抑制劑的雜草數量99種，遠超其他除草劑的抗性雜草數量。其次是光系統Ⅱ抑制劑，抗性生物型69個。第三為ACCase抑制劑，抗性生物型42個^[24]。1997年發現，在馬來西亞連續使用草甘膦10年后，牛筋草（Eleusine indica）產生了抗性，抗性提高了8～12倍。1999年末，在智利果園農民發現草甘膦防治多花黑麥草（Lolium multiflorum）效果很差，連續使用草甘膦8～10年造成的選擇壓力是雜草抗性發展的結果^[30]。我國在黑龍江省大豆田廣泛應用的咪唑乙煙酸與氯嘧磺隆，這種單一靶標酶（乙酰乳酸合酶，ALS）的除草劑的輪回或重復使用，對作物田雜草產生高選擇壓力，雜草對靶標ALS的除草劑抗性明顯增加^[29]。江蘇省農業科學院院發現，在連續6年使用綠磺隆的昆山市，牛繁縷的抗藥性明顯增加。華南農業大學提出我國稻田稗草在使用丁草胺8～12年的地區，對丁草胺的抗性比為1.27～5.42，在使用禾草丹10年以上的地區，對禾草丹的抗性比>2.8^[18]。

3 除草劑的長殘留性與污染

長殘效除草劑有莠去津、咪唑乙煙酸、胺苯磺隆等，它們對土壤、水源、環境等有殘留毒性，有的除草劑還有致畸、致癌、致突變的作用。例如，在德國和荷蘭等國發現地下水源受到莠去津的嚴重污染引起人們的不安；意大利和越南大量使用2，4-D引起了當地新生嬰兒畸形，婦女流產增多^[31]。長殘留除草劑在土壤中殘留時間長，一般可達2～3年，有的可達3～5年，在輪作農田中使用極易造成后茬作物藥害，植株無法正常生長，減產甚至絕產，造成嚴重損失。如前茬施用2，4-D丁酯、2甲4氯除草劑的田地里種植蔬菜，可使其根、莖、葉、花和果畸形；上茬作物應用莠去津后，下茬不能種植黃瓜、甜菜、谷子、水稻、大豆、煙草等^[32]。1981年Richardson首先發現了氯磺隆對后茬甜菜有著嚴重的藥害。1983年Zim等發現氯磺隆對后茬玉米、向日葵及菜豆有藥害^[17]。1994年，四川省冬小麥使用甲磺隆造成后茬逾467 hm2早稻與 200 hm2 玉米、棉花受害。1993年江蘇省在麥田使用氯·甲磺隆混劑，在近140 hm2農田中對后茬玉米、大豆和甘薯造成藥害。1994年四川省使用甲磺隆防治麥田雜草，使近 2 000 hm2 后茬玉米、棉花受害^[33]。1994年浙江、江蘇、安徽等省冬油菜使用胺苯磺隆，造成后茬逾 2萬hm2 早稻受害^[34]。2000年黑龍江856農場 66.7 hm2 向日葵因上茬玉米和大豆分別使用莠去津及賽克津導致下茬向日葵產生藥害^[34]。2006年河南省由于苯磺隆除草劑的長殘留影響，致使 7 000 hm2 后茬作物產生藥害，受損嚴重^[16]。

4 農田雜草種群變化

除草劑之所以能引起雜草群落的變化，是由于對雜草具有一定的選擇性，有些除草劑可用在禾谷類田中防除闊葉雜草，有些則用于闊葉作物田防除禾本科雜草。有些雖能兼治禾本科和闊葉雜草，但對不同雜草的毒性仍有差別。長期使用同一種或同一類除草劑后，大量對除草劑敏感的群體被殺死而減少，而另一些不敏感或已產生抗性的群體得以存活，致使雜草群落發生改變而逐漸演替，使次要地位的雜草可能演替為優勢雜草。在雜草地和棄耕田作物生態環境，連續1～4年單一使用 2，4-D、西瑪津，雜草群落的物種組成和個體數量會發生顯著變化^[15]。例如美國西部的禾本科雜草發展成為嚴重的問題，就是與2，4-D類除草劑長期廣泛使用分不開的。禾谷類作物田連年使用2，4-D丁酯，導致闊葉雜草減少，而野燕麥、看麥娘等禾本科雜草逐年增多^[18]。我國1948年開始在稻田使用2，4-D類激素型除草劑，使雙子葉雜草受到抑制，而稗草上升為主要雜草；1959年后推廣除稗劑，有效抑制了稗草，但又使某些莎草科及多年生雜草有所發展，如野慈姑、莎草等^[34]。在上海地區，冬麥田長期使用 2，4-D 等選擇性除草劑后，闊葉雜草逐漸減少，而看麥娘、日本看麥娘與禾本科雜草增加；改用氯磺隆后盡管減少了看麥娘、日本看麥娘等雜草的危害，卻又使硬草等種群迅速增長，上升為優勢群體，也使得原先僅分布于非作物生態環境的棒頭草侵入麥田成為惡性雜草^[1]。黑龍江省在大豆田使用氟樂靈防除雜草后，鴨跖草、蒼耳、狼把草、風花菜、龍葵、苣荬菜等闊葉雜草取代了稗草、野燕麥等禾本科雜草。在玉米田使用西瑪津控制了多種一年生雜草，卻使一些耐藥性的禾本科雜草及一些多年生雜草增加^[35]。草甘膦的連續使用，促使雜草群落發生顯著變化，如連續應用草甘膦3年以上，番薯、小白灑草、刺萵苣、地膚、蒼耳、莧、藜、豬毛菜等增多^[36]。在多年連續使用磺酰脲類除草劑防治麥田落葉雜草，引起麥田雜草群落變化，原以播娘蒿為主要種類的雙子葉雜草群落演變成以雀麥、播娘蒿為主的單、雙子葉混生雜草群落，并且雀麥的數量逐年增加^[34]。

由此看來我國除草劑使用面臨著相當嚴峻的問題。這與部分使用者尤其是農民知識水平欠缺、專業技術水平較低、不了解除草劑選擇使用知識密不可分。除草劑使用者應多了解除草劑使用知識，合理安全地使用除草劑，減少對農作物的藥害，提高配制和使用水平，不要隨意加大配藥濃度。注意噴藥方式，及時清洗機械等。除此之外合理交替使用除草劑，作物輪作，土壤耕作以及栽培措施在內的綜合治理可以避免或減少雜草抗性。施用除草劑應嚴格按照規定的劑量使用，避免超量使用長殘效除草劑，盡量選用高效、低毒、低殘留、環保型農藥。只有在正確合理使用除草劑的前提下，才能更好提高作物產量，促進我國農業更高更快發展。

參考文獻：

[1]馬奇祥，常中先，李正先. 農田雜草化學防除圖譜[M]. 鄭州：河南科學技術出版社，1998：43-46.

[2]陳鐵保. 我國除草劑應用的現狀及問題[J]. 農藥科學與管理，1989（2）：43-44.

[3]魏福香. 除草劑的現狀及發展趨勢[J]. 安徽農業，1999（3）：8-9.

[4]蘇少泉. 農田化學除草的發展現況與展望[J]. 世界農業，1979（2）：40-61.

[5]陳志石，李 貴，吳競侖. 玉米田化學除草劑的發展及其在我國的應用[J]. 雜草科學，2008（2）：1-4.

[6]張敏恒. 磺酰脲類除草劑的發展現狀、市場與未來趨勢[J]. 農藥，2010，49（4）：235-240，245.

[7]彭學崗. 我國水稻田雜草對除草劑的抗性現狀及防治策略[J]. 湖北植保，2012（3）：62-63.

[8]張宏軍，劉 學，沙虎全，等. 我國除草劑登記使用現狀及存在問題[J]. 雜草科學，2011，29（1）：7-11，16.

[9]劉 延，劉 波，王險峰，等. 中國化學除草問題與對策[J]. 農藥，2005，44（7）：289-293，305.

[10]薛元海. 除草劑的藥害及其預防[J]. 雜草科學，2003（3）：1-4.

[11]張 輝，唐國強. 除草劑產生危害的原因及其防控措施[J]. 現代農業科技，2011（17）：174-175.

[12]陳一品. 除草劑藥害原因及預防[J]. 雜草科學，2008（1）：53-55.

[13]張林華. 淺談除草劑藥害及其補救措施[J]. 雜草科學，2009（4）：63-65.

[14]蘇少泉. 我國除草劑造成作物的藥害與預防[J]. 現代農藥，2006，5（4）：1-4，12.

[15]蘇少泉. 除草劑藥害的診斷與預防[J]. 現代化農業，1988（7）：13-14.

[16]蘇少泉. 除草劑使用中的若干問題[J]. 現代化農業，2008（4）：3-5.

[17]蘇少泉. 我國東北地區除草劑使用及問題[J]. 農藥，2004，43（2）：53-55.

[18]張朝賢，張躍進. 農田雜草防除手冊[M]. 北京：中國農業出版社，2000：226-258.

[19]李書武，徐玉芳. 除草劑藥害原因及救治對策[J]. 安徽農學通報，2008，14（6）：110.

[20]張永紅. 除草劑藥害產生原因及補救措施[J]. 中國農技推廣，2009（5）：41-42.

[21]韓慶莉，沈嘉祥. 雜草抗藥性的形成、作用機理研究進展[J]. 云南農業大學學報，2004，19（5）：556-561.

[22]馬 紅，陳億兵，陶 波. 影響抗藥性雜草發生的因素[J]. 東北農業大學學報，2007，38（2）：275-278.

[23]張 武. 抗藥性雜草產生原因及治理策略[J]. 黑龍江農業科學，2011（5）：52-54.

[24]彭學崗，金 濤，張景遠. 除草劑面臨的挑戰及草甘膦復配的意義[J]. 雜草科學，2013，31（1）：5-9.

[25]蘇少泉. 激素類除草劑的發展與雜草抗性[J]. 農藥研究與應用，2011，15（6）：1-6.

[26]錢 希. 抗性雜草發展概況[J]. 世界農業，1994（12）：37-38.

[27]楊彩宏，田興山，岳茂峰，等. 農田雜草抗藥性概述[J]. 中國農學通報，2009，25（22）：236-240.

[28]金景學. 雜草抗性發展趨勢及雜草綜合管理策略[J]. 湖北植保，2012（6）：56-58.

[29]張朝賢，黃紅娟，崔海蘭，等. 抗藥性雜草與治理[J]. 植物保護，2013，39（5）：99-102.

[30]蘇少泉. 雜草對草甘膦抗性的發展及其治理[J]. 農藥研究與應用，2009，2（2）：1-5.

[31]趙長山，何付麗，閆春秀. 黑龍江省化學除草現狀及存在問題[J]. 東北農業大學學報，2008，39（8）：136-139.

[32]姚東瑞，陳 杰，宋小玲，等. 磺酰脲類除草劑殘留與降解研究進展[J]. 農藥，1997，7（7）：29-34.

[33]張朝賢，錢益新，胡祥恩，等. 合理用藥預防長殘效除草劑殘留藥害[J]. 雜草科學，1998（2）：2-4.

[34]華南農學院. 除草劑引起農田雜草群落的改變[M]. 北京：農業出版社，1983：322-325.

[35]王險峰. 黑龍江墾區農田化學除草引起的雜草群落演變及對策[J]. 農藥科學與管理，1991（4）：25-26，47.

[36]姜德鋒，劉樹堂，陳潔敏，等. 化學除草對麥田雜草群落結構的影響[J]. 植物保護學報，1999，26（4）：367-370.