除草剂的杀草原理及选择性

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除草剂的杀草原理及选择性

施用化学除草剂后，药剂被植物吸收，在植物体内传导，并作用于杂草，可最后杀死杂草。不同的除草剂作用原理不一，对杂草和农作物的选择性有较大差别。实践证明，只有掌握除草剂对植物的作用原理，以及对农作物和杂草的选择性，才能安全使用化学除草剂，提高使用效果。
(一)除草剂的杀草原理
除草剂被植物吸收后，形成复杂的多种因素，对植物的正常生理化过程起着某种干扰作用。杂草吸收除草剂后，在杂草不断进行物质交换和能量代谢的过程，也就是吸收养分进行同化作用和排除废物进行异化作用的过程。这种新陈代谢的某些重要环节受到阻碍或破坏，生命就会停止或受到抑制。利用除草剂，可使杂草这些重要环节受到阻碍和破坏，生理生化失去平衡，使杂草的生命停止或受到抑制，从而达到防除杂草的目的。除草剂的作用机理，大致可分为以下几个方面。
1、阻碍光合作用
光合作用是高等绿色植物取得能量和制造养料的重要过程，是植物生命存在的基础。光合作用受到干扰或破坏，植物将发生不正常的死亡。光合作用是叶绿素吸收光能，把二氧化碳和水转化为碳水化合物的过程，同时也是放出氧气的复杂过程。
光合作用的实质，是将光能转换为化学能。光合作用分为光合反应和暗反应两步进行，除草剂可阻碍光合反应和暗反应。不少除草剂进入植物体内后，到达叶片，对光合作用有强烈的抑制作用，使植物把贮存养分消耗枯竭，而又得不到营养，进而导致饿死。
还有一些除草剂可影响暗反应。暗反应是光合作用的第二步，它是在无光的条件下进行的。
2、破坏吸收和能量代谢作用
植物生长发育所需要的能量，是通过吸收作用取得的，是植物生长活动能量的源泉。光合作用是一个贮能过程，吸收作用是一个放能过程。植物在吸收过程中，形成高能键碳水化合物，为生长发育提供所需要的能量。当植物吸收作用的某些重要环节受到破坏，就会影响整个植株的生存，并导致死亡。例如，茅草枯被吸收进入杂草体内后，取代吸收过程中起重要作用的丙酮酸的部位，破坏植物的吸收，抑制酸和酶的合成，脂肪、糖的代谢受到抑制，导致杂草的死亡。有的除草剂是通过破坏能量代谢，导致杂草死亡。
3、抑制蛋白质、核酸等物质合成的作用
许多除草剂进入杂草体内后，破坏了正常生理功能，抑制了蛋白质和核酸的合成，从而造成杂草死亡。
4、干扰植物激素的作用
植物体内含有多种激素，对协调植物生长发育具有重要意义，是调节植物生长、发育、开花、结实不可少的物质。2，4-滴、麦草畏等激素型除草剂进入杂草体内，破坏了原有的天然激素平衡，使植物出现畸形发育，细胞分裂、伸长和分化不规律，可干扰敏感植物的正常生长。在受害杂草不同的器官反应是不同的，刺激作用和抑制现象并存，打破了规律性，使植物各部分互相协调，又互相制约的关系发生了不正常变化。因此，杂草吸收除草剂后，体内激异常，使杂草产生生理紊乱，茎秆扭曲与畸形，叶面皱缩和变色失绿，导致死亡。
5、阻碍营养物质的输送作用
单子叶和双子叶植物的形成层构造不同，双子叶呈环韧皮部，单子叶呈零星分布的维管束。当有些除草剂进入杂草体内后，又通过韧皮部的筛管传导，可使形成层的细胞分裂，过度伸长，变成畸形和坏死，这样堵塞或破坏韧皮部组织，阻碍了营养物质的输送，从而使杂草得不到养分、水分而造成死亡。
(二)除草剂的选择性
除草剂喷洒到农田里，能杀死农田里的杂草，而不杀死及伤害农作物的特性，称为选择性。除草剂的选择性是相对的，除草剂对所有的农作物都是有毒的，无论哪种农作物若使用除草剂的用量过大，将导致农作物生理变化，甚至导致死亡。植物选择性和除草剂用量有关，一定数量的除草剂，能使有的农作物不受其害，有的则中毒死亡。除草剂本身具有一定的选择性，有的除草剂选择性不强，但可利用除草剂的某些特点，或利用农作物和杂草之间的差别，如形态、生理、生化、生长时期，遗传特性等不同特点，达到除草剂的选择性。还可利用施药时间和农作物栽培的时间差，达到除草剂的选择性。除草剂在使用时，农作物对除草剂反应快的，易被杀死的叫敏感植物；对除草剂反应速度慢，忍耐力强，不易被除草剂杀死的农作物，叫抗性植物。除草剂的选择性可分为以下几种。
1、形态选择
植物外部形态差异和内部结构特点，是形成除草剂的形成选择的依据。自然界中由于植物外部形态的差异，对除草剂的承受和吸收能力也有差异；由于内部组织结构差异，对除草剂反应也有差异。正是利用这些特点，形成了形态选择。
茎叶处理除草剂的选择性与植物叶片特征、生长点位置有关。禾本科植物，如小麦、水稻、玉米、马唐、狗尾草等，叶片直立、狭窄，叶表面有较厚的蜡质层，喷洒在叶面的药剂易于滚落，不利于药剂的吸收和渗入。而阔叶植物，如棉花、花生、大豆、藜、苋、荠菜、野油菜、王不留行、播娘蒿等，叶片着生角度大，叶片横展，一般叶面角质层蜡质层较少，喷药时叶片能拦截和接纳较多药剂，因而对药剂易于吸收和渗透。阔叶植物的生长点在嫩枝的顶端，并裸露在外边，易于受到药剂的直接毒害。禾本科植物生长点位于植株的基部，并被几层叶片包围，不会遭受药剂的药害。
植物输导组织结构的差异，可引起不同植物对一些激素型除草剂的不同反应。双子叶植物的形成层，位于茎和根内木质部和韧皮部之间的分生组织细胞带，对激素型除草剂敏感。如当2，4-D等激素型除草剂经维管束系统到达形成层时，能刺激形成层细胞加速分裂，形成瘤状突起，破坏和堵塞韧皮部，阻止养分的运输而使植物死亡。禾本科植物的维管束，呈星散状排列，没有明显的形成层，因而对2，4-D等除草剂不敏感。
2、生理生化选择
不同的植物，对同一种除草剂生理生化反应不一样。因此，不同植物对除草剂的吸收和传导有很大差异，除草剂在农作物体内和杂草内部能发生不同的生化反应，解毒作用也不一样，不同农作物活化作用在体内表现也有差别，这就形成了生理生化选择。
①不同植物对药剂的吸收和传导有很大差异：吸收和传导除草剂量越多的植物，越易被杀死。如2，4-D、二甲四氯等除草剂，能被双子叶植物很快吸收，并向植株各部位转送，造成中毒死亡，而禾本科植物就很少吸收和传导。就同一种植物而言，幼小、生长快的比年老、生长慢的对除草剂更了敏感，例如使用杀草丹，稗草在幼龄期比水稻吸收药剂快，并迅速传向全株，而水稻不仅吸收少，还能很快将杀草丹分解成无毒物，但随着稗草苗龄增大，就与水稻的抗药力无差别了。
②除草剂进入不同植物体内后可能发生不同的生化反应：生化反应包括解毒作用和活化作用。
A、解毒作用：某些农作物能将除草剂分解成无毒物质而不受害，而杂草缺乏这种解毒能力则中毒死亡。如把敌稗喷到水稻和稗草叶片上后，由于水稻体内含有一种芳基酰氨水解酶，可将敌稗水解为无毒化合物，而稗草没有这种芳基酰氨水解酶，便中毒死亡；西玛津、莠去津能安全地用于玉米田，是因为在玉米根系中西玛津能发生脱氯反应而解毒；棉花株内有脱甲基的氧化酶，可分解敌草隆，因而棉田使用敌草隆是安全的。
有些植物体内的成分能与除草剂发生轭合反应，形成无活性的轭合物而解毒。如草灭平能安全地用于大豆田，是由于它能与大豆植株体内的葡萄糖形成N-葡萄糖草灭平；绿黄隆能安全地用于小麦田，是由于它能与小麦体内的葡萄糖迅速轭合形成5-糖苷轭合物。
B、活化作物：某些除草剂本身对植物并无毒害，但在有的植物体内它会发生活化反应，将无毒物转化为有毒物而中毒，没有这种能力的植物就不会中毒。如用于大豆田除草的2，4-滴丁酸本身对一般植物无毒，而有的杂草体内有β氧化酶，它能将2，4-滴丁酸转化为2，4-滴，所以对大豆安全，杂草则易中毒。防除小麦田野燕麦的新燕灵，在植物体内可被分解为有毒的脱乙基酸，在野燕麦体内分解率高，因而受害，而在小麦体内分解率低，其分解物还能很快与糖轭合，则对小麦安全。
3、时差选择
利用杂草出苗和农作物播种、出苗时间的差异防除杂草，称为时差选择。有的广谱性除草剂，药效迅速，残效期短，在生产中常利用这些特性，在农作物播种前，将地面所有的杂草杀死，等药效过去后再进行播种。如五氯酚钠用稻田除草，在整好的水稻秧田按用量撒施，可清除田间杂草，5-7天后药效消失再进行播种，既可杀死杂草，对水稻又安全。又如玉米免耕除草，即在收麦后直接播种玉米，在玉米出苗前按用量对杂草进行处理，可有效地防除多种杂草。也可在农作物播种后出苗前使用灭生性除草剂，杀死已萌芽出土的杂草，这时农作物尚未出苗，因而很安全。例如在马铃薯播后施用克芜踪，可杀死已出土的杂草，因为马铃薯未出苗，所以很安全，不被伤害。
4、位差选择
土壤处理用的除草剂，主要是通过杂草的根系或萌发的幼芽吸收而杀死杂草的，但是根系在土壤中分布的深浅有差异，播种的深度和种子发芽的位置也不一样，这种位置上的差异选择，叫位差选择。例如溶解度小而吸附性强的除草醚、拉索、敌草隆、利谷隆等除草剂，易吸附地表而形成药膜层，杀死表土层0-2厘米处的小粒种子的杂草，而对玉米、棉花、大豆等农作物安全，原因是这些农作物播种深度5厘米左右，根系分布也深。具有挥发性的除草剂氟乐灵、燕麦敌、燕麦畏等，喷洒于土壤后，形成较深的药土层，才能发挥除草效果，因而用药后必须混土，混土的深度要比播种深度浅，杂草被杀死，对深根农作物安全。
5、生育期选择
农作物在不同生育期，对农药的抗性不一，对除草剂的敏感程度也有差别。在一般情况下，植物在发芽或幼苗期对除草剂最敏感，开花后就不敏感。例如在玉米生长后期，用克芜踪防除玉米田杂草，定向喷雾，虽难免喷在玉米下部的茎叶上，但对玉米不会造成多大药害，而对杂草防治效果较好。
6、人工选择
在农作物成行生长和农作物比杂草高的地里(如果树、茶园、苗圃)，或大田农作物生长到一定高度后，定向喷雾和保护性喷雾，对农作物安全，防除杂草效果良好。例如草甘膦、克芜踪接触绿色组织才有杀伤作用，在果园、橡胶园防除杂草时，定向选择喷在杂草上，树基部分不会造成药害，而却能防除杂草。
7、剂型选择
由于除草剂剂型的多样化，除草剂的应用范围在不断扩大。如五氯酚钠颗粒剂、杀草丹颗粒剂等，可在水稻生育期拖延使用，以避免药害。
8、条件选择
环境条件如土壤类型、湿度、温度等条件，是除草剂选择性的因素之一。在一般情况下，粘性土壤比沙性土壤用药量多、温度高、湿度大除草效果好，有机质含量大则用药量大，有机质含量少用药量则少。
(三)植物对除草剂的吸收与传导
1、植物对化学除草剂的吸收
植物对化学除草剂的吸收，主要是叶和根的吸收。植物种类不同，对除草剂的吸收作用也不同，因而表现出不同的杀草效果。还有的植物幼苗，在穿过除草剂处理的土壤层时，幼茎、胚芽鞘也有很好的吸收作用。另外，种子也有吸收作用。
(1)茎叶吸收：茎叶吸收除草剂，主要是叶面吸收。植物的表面大部分都有角质层，尤其是植物叶片表面最明显，它对植物起保护作用，防御外界环境的不良影响和调节植物体内的各种生理活动。在干旱地区植物的角质层比较厚，有些角质层外面还有一层厚度不同的蜡质层。因植物种类、生长时期和环境不同，蜡质层的厚薄、结构和形状也不同。除草剂加入湿润剂和渗透剂后，药剂容易附着在叶面上，并容易进入植物内部。属于亲脂性的角质层，对除草剂有一定的选择作用，新脂性的除草剂就更容易通过角质层进入植物体内。植物表面的水孔、气孔和组成叶表的纤维素，是水溶性药剂透过的途径，植物表面纤维含量很少，水溶性药剂侵入则比较困难。根据试验，凡是叶面吸收的除草剂，喷洒在叶面上6-8小时后，大部分能被植株吸收，但有的品种喷药后30分钟到3小时就能被植株吸收。在正常情况下，施药后6-8小时不降雨，就能保证施药效果，否则药剂被雨水冲掉后则降低效果。
(2)根部吸收：杂草根没有起保护作用的角质层，尤其幼根没有特殊的保护组织，容易吸收水分作养分。除草剂随水分通过杂草根部，进入杂草体内。取代脲类、均三氮苯类除草剂，虽然溶解度较小，可被土粒吸附，但由于杂草有强大的吸收能力，仍能吸收药剂到植物体内。除草剂随着水分通过杂草根部渗入导管，随着蒸腾流向生长点而造成杂草死亡，可得到很好的除草效果。植物导管不是活细胞组成，不受药剂数量、浓度的影响。剂量越大，吸收越快，除草效果越好，但为了安全起见，用量要恰当。另外，像绿麦隆、燕麦畏、燕麦敌二号、新燕灵、氟乐灵等品种，是被芽鞘吸收，由于芽鞘对这些除草剂敏感，杂草能中毒死亡。
2、除草剂在植物体内的运输与传导
(1)触杀型除草剂：触杀型除草剂喷洒在杂草茎叶表面后，与杂草接触，能声迅速杀伤细胞，很少向周围移动传导，只能在除草剂接触的部位起触杀或抑制作用，若不能将全部生长点杀死，杂草容易恢复生长，所以在杂草幼苗期使用效果较好。在使用这类除草剂时，药液浓度较大，药液量适当增加，并喷洒均匀周到，使整个植株喷洒上药液，才能取得良好的除草效果。
(2)内吸性除草剂：内吸性除草剂进入杂草体内后，随着光合作用产物沿着韧皮部中的筛管，运送到植物的顶芽，幼叶、根尖，使植物畸形生长而死亡。这类除草剂的最大特点是接触植物后能很快传导到全株，杀草彻底，特别是有些品种对多年生恶性杂草杀伤力强。如用草甘膦喷洒茎叶后，24小时就可传导到全株，1星期就可使杂草茎叶变黄失绿，最后枯死。这类除草剂的传导有两种途径，一种是共质体传导，另一种是质外体传导。
1通过共质体传导：除草剂随光合作用产物通过细胞质和细胞间的原生质丝(胞间联丝)，穿过相连的胞壁，从一个细胞转移到另一个细胞，筛管的筛孔把除草剂传导到各部位。叶面处理的除草剂进入杂草组织后，随光合作用产物沿筛管向生长旺盛的顶芽、幼叶、根尖传导，杀死杂草。
2通过质外体(或称非质体)传导：植物体各细胞原生质外围的细胞壁与胞间空隙是相互连接成一片的。在传导水的过程中，除草剂随水分向上传导，运送到其他部位。如西玛津、莠去津等均三氮苯类除草剂，一般不通过质体膜进入共质体，而是沿质体外系统进入木质部而传导。有的除草剂，如茅草枯、毒莠定、麦草畏等，可以通过共质体传导，也可以在质体外传导。
除草剂的传导速度和吸收数量，受到环境条件的影响。温度高时，吸收传导速度快；幼嫩杂草的传导、转运能力比老龄杂草强；光合作用强，传运快，杀草作用强；空气湿度大，气孔开放，除草剂易进入则效果高。在使用这些除草剂时，需要采取耕耙、混土等措施，减少药剂的损失，增加药剂的利用率，以提高除草效果。