第五章除草剂

除草剂除草剂生长在有害于人类生存和活动场地的生长在有害于人类生存和活动场地的植物植物 杂草杂草 用以消灭或控制杂草生长的农药用以消灭或控制杂草生长的农药 除草剂除草剂引引 言言 除草剂在农作物增产中的作用 除草剂的发展趋势 我国除草剂应用、研究与开发的现状 本章学习的目的水浮莲常见杂草五爪金龙金钟藤微甘菊紫茎泽兰一枝黄花豚草第一节 除草剂选择性原理1.11.1位差位差 在施用除草剂时利用杂草与作物在土壤中或空间位置上的差异而获得的选择性。1 1 位差与时差选择性位差与时差选择性采用的方法是：（1 1）土壤位差选择性）土壤位差选择性 利用作物和杂草的种子或根系在土壤中的位置不同，施用除草剂后，使杂草种子或根系接触药物，而作物种子或根系不接触药剂，这样杀死杂草保护作物。B.生育期行间处理法示意图生育期行间处理法示意图 A.播后苗前土壤处理法除草示意图播后苗前土壤处理法除草示意图利用土壤位差选择性示意图利用土壤位差选择性示意图 除草剂除草剂1.2 1.2 空间位差选择性空间位差选择性1.3 1.3 时差选择性时差选择性1.4 1.4 综合选择性综合选择性2 2 形态选择性形态选择性 形态结构的差异（杂草与作物）而形成的选择性水稻本田施用除草剂的除草原理示意图3 生理生化选择性 3.13.1生理选择性生理选择性 A 吸收的差异 B 输导的差异黄瓜与南瓜嫁接对豆科威的黄瓜与南瓜嫁接对豆科威的敏感性示意图敏感性示意图 2,4-2,4-滴在单、双子叶植物滴在单、双子叶植物体内的输导示意图体内的输导示意图3.2 生化选择性 除草剂进入植物体内后，经代谢酶的作用下，使除草剂代谢激活（活化）为有毒化合物而杀死植物。有的则代谢后失活（钝化）。这样产生的选择性为生化选择性。A.A.活化反应差异（激活增毒）产生的选择性活化反应差异（激活增毒）产生的选择性 除草剂本身对植物无毒或毒性较小，但进入植物体内后，经代谢成为有毒化合物。因此，这类除草剂是否有除草和药害问题，取决于处理植物对药剂的代谢能力，即转化力强的将被杀死，而转变能力弱的则得以生存。例：2甲4氯丁酯在-氧化酶的代谢后形成2甲4氯活性化合物O C H2C H2C H2C O O HC H3 C IC IC H3 O C H2C O O H+2C O2+2H2O2甲4氯丁酸（无活性）2甲4氯（有活性）荨麻、藜与蓟的-氧化酶活性高，使2甲4氯丁酯代谢为2甲4氯，故可被迅速杀死，但大豆、芹菜与苜蓿等植物的-氧化酶活性低，故不会受害或受很轻，这样造成的选择性。B.B.钝化反应的差异（解毒失活）产钝化反应的差异（解毒失活）产生的选择性生的选择性 除草剂进入植物体内后，使本有活性的化合物经代谢后转变为无毒或毒草性较小的化合物，钝化而失去其活性。例：（1）玉米对西玛津与莠去津的钝化失活作用例（2）：水稻对敌稗的钝化失活作用4 保护剂和安全剂的使用所产生的选择性 4.14.1保护剂保护剂：如活性炭可吸附有毒物质，可在种子和种植时施用，使种子和幼苗免遭除草剂的药害。4.24.2安全剂安全剂（解毒剂）：（解毒剂）：可提高除草剂的选择性，降低作物受害症状，解除药害而发挥作用。主要安全剂和解毒剂见表5-2。第二节 除草剂的吸收、输导与作用机理 1 1 吸收与输导吸收与输导 1.1吸收 茎叶吸收、根系吸收、幼芽吸收 1.2输导 触杀型除草剂：在体内不输导，接触药剂部位会造成局部坏死（百草枯）植物叶面吸收除草剂示意图接触植物叶表面的除草剂可能发生的情形示意图 内吸型除草剂：在体内输导，上下移动（如草甘膦、2，4-D）。输导途径：3质外-共质体系输导 2质外体系输导 1共质体系输导除草剂进入根部的示意图 o:表示分子可能进入原生质(共质体系)，细胞间通过胞间连丝而进入韧皮部 o:表示分子可能进入细胞壁(质外体系)，扩散经凯氏带而进入木质部 x:表示分子可能同时从细胞壁(质外体系)与原生质(共质体系)，而进入木质部与韧皮部2 除草剂的作用机理 主要机理：抑制光合作用；破坏植物呼吸作用；抑制植物的生物合成；干扰植物激素的平衡和抑制微管形成和组织发育(1)抑制光合作用 光合作用大致过程：光反应；暗反应和光合电子传递。（光能转化为化学能）暗反应：不需光反应，利用光反应的成果（同化力）（NADPH，ATP）将CO2还原为碳水化合物。光合电子传递顺序：见教材 光反应：需光的反应，在叶绿体的内囊体内进行。光反应含有两个光反应色素系统，即光系统和。色素为叶绿素a,b和类胡萝卜素，吸收光能后将水光解为氧气和H离子，产生NADPH（还原辅酶）与ATP。光合作用示意图光合作用时期各除草剂的作用部位 阻断电子由QA到QB的传递。如取代脲类，三氯苯类，尿嘧啶类。使QB钝化。光合作用时期的能量代谢抑制 电子呼吸链抑制(2)抑制呼吸作用 解偶联剂：五氯酚钠、溴苯腈、敌稗、氯苯胺灵等(3)抑制植物的生物合成 3.1 3.1 抑制色素的合成抑制色素的合成 A A抑制叶绿素的生物合成，造成脂质过氧化抑制叶绿素的生物合成，造成脂质过氧化 叶绿素合成途径见P181图5-13 原卟啉原氧化酶原卟啉原氧化酶抑制剂：抑制剂：对硝基二苯醚、恶草灵等能抑制原卟啉原氧化酶活性，造成原卟啉原在叶绿体内积累，后向细胞质渗漏，在氧化酶的作用下，氧化为原卟啉，原卟啉为光敏化合物，光照后呈激发态并将能量传递给氧，使之产生单线态氧，单线态氧可氧化细胞内的高分子化合物，最终个体死亡。除草剂抑制路线除草剂抑制路线B 抑制类胡萝卜素的生物合成类胡萝卜素的功能是将接收的光能传递给叶绿素和护叶绿素分子免遭光活化而被破坏 类胡萝卜素合成抑制剂：广灭灵、哒草伏、嘧啶类、哒嗪酮类等，抑制-胡萝卜素的合成 多数除草剂干扰核酸和蛋白质合成不是主要机制，主要是抑制ATP的产生。乙酰辅酶A羧化酶（ACCase)抑制剂：芳氧苯氧基丙酸酯类和环己烯酮类除草剂。除草剂抑制途径及靶标酶杀草强：组氨酸 咪唑-甘油磷酸脱水酶(IGPD)草甘膦：芳氨酸5-烯醇丙酮酸基莽草酸-3-磷酸酯合成酶(EPSPS)磺酰脲类、咪唑啉酮类、磺酰胺类、三唑嘧啶类：支链氨基酸乙酰乳酸合成酶(ALS)或乙酰羟基丁酸合成酶(AHAS)草铵膦、双丙氨膦：谷胺酰氨谷氨酰胺合成酶(GS)(4)干扰植物激素平衡 植物生长调节物质是人工合成的具有天然植物激素作用的化学物质。这些物质进入植物体内后可干扰植物的代谢，造成植物生长发育受阻。包括：4.1苯氧羧酸类（2，4-D，2甲4氯）4.2苯甲酸类（草芽平，豆科威）特点：低浓度对植物生长具有刺激作用，而高浓度时则具抑制作用。抑制微管的形成 二硝基胺类除草剂抑制微管的形成，它与微管蛋白结合并抑制微管蛋白的聚合作用，造成纺缍体不能形成，使细胞有丝分裂停留于前期或中期，产生异常的多形核。苯氧羧酸类及苯甲酸类除草剂往往抑制韧皮部与木质部发育，阻碍代谢产物及营养物质的运转与分配，造成形态畸型。第三节 影响除草剂药效与引起药害的环境因素（自学）提示：1哪些自然因子影响除草剂的田间药效。2土壤质地、有机质含量、淋浴性、土壤水分、土壤微生物和土壤pH与药效的关系。3温度、湿度、光照、风雨等环境因子对除草剂药效的影响。第四节 除草剂的使用方法 方法：土壤处理法和茎叶处理法（喷洒目标）；喷雾法、撒施法P44、泼浇法、甩施法、除草剂薄膜法（施药方法）。1 1土壤处理法土壤处理法除草剂施于土壤为土壤处理法。根据处理时间的不同可分为：（1 1）播前土壤处理）播前土壤处理 作物播种或移栽前用除草剂处理土壤，又可分为：播前土表处理和播前混土处理。（2 2）播后苗前土壤处理）播后苗前土壤处理（3 3）苗后土壤处理）苗后土壤处理2 2 茎叶处理法茎叶处理法 将除草剂直接喷洒在生长着的杂草茎叶上的方法。可分为：（1 1）播前茎叶处理）播前茎叶处理 农田尚未播种或移栽作物前，用药剂喷洒己长出的杂草。（2 2）生育期茎叶处理）生育期茎叶处理 作物出苗后施用除草剂处理杂草茎叶的方法。第五节 除草剂类型与品种1 1 苯氧羧酸类苯氧羧酸类基本结构通性：（1）不溶于水溶于有机溶剂；（2）选择性输导除草剂；（3）作用机理为打破植物激素平衡；（4）主要用于水稻、玉米、小麦、甘蔗、苜蓿等作物田，防除一年生、多年生阔叶杂草（即双子叶杂草，如藜、苋）和部分莎草科（如香附子、异型莎草、水莎草）杂草。O(CH2)nCOOH 代表品种：2，4-D 结构 化学名称：2，4-二氯苯氧乙酸 使用方法：主要用于水稻、玉米、小麦、大麦、高梁等禾本科作物田及禾本科牧草地。防除藜、蓼、荠菜、播娘蒿等阔叶杂草，对禾本科杂草无效。OCH2COOHClCl2 芳氧苯氧基丙酸酯类 基本结构 通性：（1）茎叶处理；（2）多用于阔叶作物田,少数用于水稻和高梁田；（3）用于防除一年生和多年生禾本科杂草（4）具输导性；（5）具有同分异构体（R体，S体）R体为活性体；（6）作用机理为脂肪酸合成酶抑制剂，靶标酶为乙酰辅酶A羧化酶；（7）对哺乳动物低毒；（8）环境降解快。OOCHCH3COOR代表品种 盖草能(haloxyfop-methyl,gallant)化学名称（RS）-24-（3氯-5-三氟甲基地-吡啶氧基）苯氧基丙酸甲酯。使用方法：应用于大豆、花生、棉花、油菜、亚麻、甘薯、等阔叶作物田，防除一年生和多年生禾本科杂草。用量：0.075-0.12Kg/hm23 二硝基苯胺类 基本结构：两个硝基位置 以2，6-二硝基 结构的化合物 通性：（1）均为选择性触杀型土壤处理剂，在播种前或播种后应用；（2）对一年生禾本科杂草高效，对部分一年生阔叶杂草有效；（3）容易挥发和光解；（4）土壤中持效期中等（23个月）对大多数后茬作物安全；（5）水溶性低并易被土壤吸附，不易污染水源；（6）作用机理是影响激素的生成与传递，抑制细胞分裂而使杂草死亡。NO2O2NNR1R2R3R4代表品种 氟乐灵（特福力)结构：化学名称：，-三氟-2，6-二硝基二丙基对甲苯胺。使用技术:适于作物播种前或播种后出苗前土壤处理，并进行浅混土（2-5cm），混土后即可播种或移栽作物，适用于大豆、棉花、花生，部分蔬菜、苜蓿、向日葵、果树等作物田，防除一年生禾本科杂草和部分阔叶杂草。浓度0.56-1.5Kg/hm2NO2O2NNC3H7H7C3CF34 三氮苯类 基本结构：三氮苯类按其环上R的取代基的不同，可以分为“津”、“净”和“通”三个系统，R：Cl 为津；SCH3为净；-OCH3为通。通性；（1）水溶性低，性质稳定，较长的持效期，对后茬敏感作物产生影响；（2）土壤中有较强的吸附性；（3）选择性输导型土壤处理剂，干扰光合作用，使杂草致死；（4）容易被根部吸收，并随蒸腾流向上转移，在质外体内转移。代表品种 种类很多，常见净，有扑草净，”通“有扑灭通，”津“有西玛津，莠去津，扑灭津。莠去津（阿特拉津)结构：化学名称：2-氯-4-二乙胺基-异丙胺基1，3，5-嗪。使用方法：主要用于玉米，高粱，甘蔗，茶园，果园和橡胶园等，防治一年生禾本科杂草和阔叶杂草，对多年生杂草也有一定的抑制作用。杂草出土前和苗后早期施药，可作土壤处理或茎叶处理，每公顷用药1-1.5Kg。5 酰胺类 基本结构 通性（1）选择性输导型除草剂；（2）主要为土壤处理剂，其它部分为茎叶处理剂；（3）大部分品种可防除一年生禾本科杂草，对阔叶杂草防效差；（4）作用机理主要是抑制发芽种子-淀粉酶及蛋白酶的活性；（5）土壤半衰期短；（6）在植物体内降解速度快；（7）毒性低。代表品种 都尔（异丙甲草胺)结构：化学名称：2-氯-6-乙基地-甲氧基-1-甲基乙基）-乙酰-邻替苯胺。使用技术：主要用于大豆、玉米、花生、棉花、马铃薯和油菜等作物田，防除一年生禾本科杂草和部分小粒种子阔叶杂草，于播后苗前土壤封闭处理。该除草剂安全，可用于烟草和部分蔬菜田。6 取代脲类 基本结构：R1为芳基或杂环，通常多为环状结构，尤以苯环为多，R2，R3为低级烷基或烷氧基等。通性（1）选择性输导型除草剂；（2）作用机制主要是抑制光合作用的电子传递过程，杂草中毒后最初表现失绿，然后停止生而逐渐死亡。代表品种 异丙隆 结构 化学名称：3-（4-异丙基苯基）-1，1-二甲基胺 使用方法：适用于麦类，玉米，大豆，棉花，马铃薯等作物田，防除一年生禾本科和阔叶杂草，但对猪殃殃，婆婆纳效果较差。(H3C)2HCNHCON(CH3)27 二苯醚类 基本结构：通性（1）多数品种为触杀型除草剂；（2）邻位置换二苯醚作用机理是抑制叶绿素的合成，靶标为原卟啉原氧化酶；（3）可防除一年生杂草和种子繁殖的多年生杂草，主要防治阔叶杂草；（4）光照可提高除草活性。O代表品种：三氟羧草醚 结构：化学名称：5-（2-氯-，-三氟-对甲苯氧基苯甲酸 使用技术：主要用于花生、大豆田防阔叶杂草如马齿苋、铁苋菜、苋、苍耳、龙葵、藜、蓼等，对狗尾草也有效。每公顷0.2-0.5Kg。OF3CNO2ClCOOH(Na)8磺酰脲类 基本结构 磺酰脲类除草剂的模式结构包括三部分：芳环、脲桥与杂环，每一部分的分子结构与除草活性都有关；芳环邻位含取代基时，化合物的除草活性最高；将苯环改为吡啶、呋喃、噻吩、萘及其它五元或六元芳环时，化合物也有较高活性；当杂环为嘧啶或三氮苯环时，第4、6位含有甲基或甲氧基的化合物活性最高。试验证明，高活性化合物的结构必备条件是：芳环-脲桥-杂环。SO2NHCONHR1NXNR2R3芳环脲桥杂环代表品种 氯磺隆氯磺隆 结构 化学名称 1-(2-氯苯基磺酰)-3-(4-甲氧基-6-甲基-1，3，5-三嗪-2-甲基)脲SO2NHCNHClONNNCH3CH3应用 氯磺隆可用于防除小麦、大麦、燕麦、亚麻等作物田中阔叶杂草和部分禾本科杂草。小麦于苗前或苗后每公顷应用1530g(有效成分)。苗后应尽量早期用药，草龄大效果差，尤其是对禾草类。氯磺隆可与多种除草剂混用，如氯麦隆、异丙隆、禾草灵等。田间施用氯磺隆后，要避免下茬栽种玉米、花生、大豆、棉花，尤其是不能栽种甜菜、油菜等。在我国用于小麦与水稻轮作区，但应注意监测累积残留。目前，既是在稻麦轮作区部分省市也已限制应用。9 氨基甲酸酯类 氨基甲酸酯类除草剂的作用机理还不太清楚，有可能与抑制脂肪酸、脂类、蛋白质、类异戊二烯、类黄酮的生物合成有关。杂草和作物间对此类除草剂的降解代谢或轭合作用的差异是其选择性的主要原因。位差、吸收与传导的差异也是此类除草剂选择性的原因之一。此类除草剂主要用作土壤处理剂，在播前或播后苗前施用。但禾草敌在稗草3叶期前均可施用。硫代氨基甲酸酯类除草剂的挥发性强，为了保证药效，旱地施用的除草剂需混土。代表品种 杀草丹（禾草丹）杀草丹（禾草丹）结构 化学名称：N，N-二乙基硫赶氨基甲酸对氯苄酯。使用方法：主要用于直播稻、水稻秧田及移栽稻田，防除稗草、三棱草、鸭舌草、萤蔺、牛毛毡等。用于旱地作物，防除马唐、蓼、苋、藜、繁缕等。水稻育秧田可在播前或水稻立针期后施用，每公顷用药量1.13-1.88kg，一般采用药土法撒施。施药时水层深度2-3cm，施药后保水5-7天。水稻直播田在播前或播后(2-3叶期)施药。每公顷用药量1.5-2.25kg。施药时保持水层3-5cm。施药后保水5-7天。ClH2CSCONC2H5C2H510 有机磷类 有机磷类作用机理随品种不同而异。如草甘膦为内吸传导型灭生性除草剂,作用于芳香簇氨基酸合成过程中的一种关键性酶:5-烯醇丙酮酰-莽草酸-3磷酸合成酶，从而抑制芳香簇氨基酸的合成；而双丙氨膦是从土生放线菌吸水链霉菌的培养液分离得到的,是谷氨酰胺合成酶不可逆的抑制剂，它可引起植物内氨的累积，抑制光合作用过程中的光合磷酸化过程;草铵膦是谷氨酰胺合成抑制剂；莎稗磷则是通过抑制蛋白质的生物合成来达到除草效果。代表品种草甘膦（草甘膦（glyphosateglyphosate，农达，农达，RoundupRoundup）结构：化学名称 N-（膦羧基甲基）甘氨酸。草甘膦属灭生性输导型茎叶处理剂，很容易经植物叶部吸收，迅速通过共质体而输导至植物体的其他部位。从叶和茎吸收后很易向地下根茎转移。24小时即可有较多药量转移至地下根系。早期施用草甘膦对一年生杂草有较好效果。HOPOHOCH2NHCH2COOH11 11 咪唑啉酮类咪唑啉酮类 咪唑啉酮类化合物是继磺酰脲类后的第二个超高活性的除草剂，它选择性强、广谱、既能防除一年生禾本科与阔叶杂草，也能防除多年生杂草，其作用机理是抑制植物体内乙酰乳酸合成酶的活性。咪唑啉酮类除草剂的分子结构包括三部分：酸、主链、咪唑啉酮环，它们都是活性必需的条件。其模式结构如下：从化合物与活性的相关性来看，高活性化合物的结构特点是：（1）具备咪唑啉酮环，R1、R2为甲基与异丙基；（2）主链为六元环活性最高；（3）主链中咪唑啉酮环邻位含有羧基，或能被植物水解、氧化迅速转变为酸的取代基。NHNR1R2wA主链咪唑啉酮环（酸）代表品种 咪唑乙烟酸 结构 特点及用途：大豆田和其他豆科植物田禾本科杂草和某些阔叶杂草如稗草、金狗尾、绿狗尾、苘麻、反枝苋、藜等。用量为75-100克/公顷(有效成分计)，对水450-1750升喷雾。杂草1-2叶期前施药效果好。HNOCHH3CH3CCH3NCH2CH3COOH12 12 磺酰胺类磺酰胺类 磺酰胺类除草剂的作用机制与磺酰脲类除草剂类似，是典型的乙酰乳酸合成酶抑制剂。其主要结构形式是三唑并嘧啶磺酰胺 代表品种 唑嘧磺草胺 结构 特点及用途：适于玉米、大豆、小麦、大麦等田中防治1年生及多年生阔叶杂草如蓼、婆婆纳、苍耳、龙葵、反枝苋、藜、苘麻、猪殃殃、曼陀罗等。对幼龄禾本科杂草也有一定抑制作用。用量：18-60公斤/公顷。NHSO2FFNNNNCH313 13 嘧啶水杨酸类嘧啶水杨酸类 嘧啶水杨酸类除草剂是由日本组合化学公司于90年代初首先开发成功的又一类新的ALS抑制剂，可以防除水稻田和旱作物地杂草。代表品种：嘧啶肟草醚 结构 特点及用途：一年生和多年生阔叶杂草、大多数莎草及禾本科杂草，亩用药量（10-12g/亩）。NNCH3COOHSONHCONHNNOCH3OCH314 14 环己烯酮类环己烯酮类 一类具有选择性的内吸传导型茎叶处理剂，环己烯酮类除草剂在结构上同芳氧丙酸类除草剂完全不同，但其作用机制一样，都是ACCase抑制剂，用于阔叶作物中苗后防除一年生或多年生禾本科杂草，中毒症状为叶片黄化，停止生长，几天后，枝尖、叶和根分生组织相继坏死。代表品种 烯禾啶 化学结构：特点及用途：可有效防除稗草、野燕麦、狗尾草、芦苇、野黍等一年生和多年生禾本科杂草，茎叶处理。用量：12.5%烯禾啶稗草23叶期每公顷用1.0升。OHH2CCHSC2H5CH3OCC2H5NOC2H515 15 环状亚胺类环状亚胺类 为原卟啉原氧化酶抑制剂，是一种触杀型除草剂，可被迅速吸收到敏感植物或杂草组织中，使原卟啉原在植物细胞中逐渐累积而发挥药效，使植株迅速坏死，或在阳光照射下使茎叶脱水干枯而死。对后茬作物无影响。代表品种：噁草酮 结构：特点及用途：用于旱地花生、棉花、甘庶等，防除稗草、狗尾草、唐苋、藜、蓼等。噁草酮还可配成混剂使用。用量：亩用25乳油150200毫升(有效成分37.550克)。16 16 三酮类三酮类 一类HPPD（对羟基苯丙酮酸酯双氧化酶）抑制剂，可分为三类：吡唑类、三酮类和异恶唑类，其作用特点是具有广谱除草活性，苗前和苗后都可使用。可有效地防除多种阔叶杂草和禾本科杂草。甲基磺草酮主要用于防除玉米田杂草如苍耳等，对磺酰脲除草剂产生抗性的杂草有效。代表品种：磺草酮 结构：特点及用途：用于防除玉米田阔叶杂草及禾本科杂草,可防除马唐、血根草、锡兰稗、洋野黍、藜、茄、龙葵、蓼、酸膜、叶蓼等大部分杂草。用量为300400g(a.i.)/ha ClOOO2OS3HC17 其它类别除草剂 百草枯百草枯(paraquat(paraquat，克芜踪，对草快，克芜踪，对草快，Gramoxone)Gramoxone)结构：化学名称:1,1-二甲基-4,4-联吡啶。为速效触杀型灭生性季胺盐类除草剂。有效成分对叶绿体层膜破坏力极强，使光合作用和叶绿素合成很快中止，叶片着药后小时即开始受害变色，对单子叶和双子叶植物绿色组织均有很强的破坏作用，但无传导作用，只能使着药部位受害，不能穿透栓质化的树皮，接触土壤后很容易被钝化。不能破坏植株的根部和土壤内潜藏的种子，因而施药后杂草有再生现象。NNCH3H3C2+二氯喹啉酸 结构：应用：用于水稻秧田、直播田和移栽田特效杀除稗草。可杀死17 叶期的稗草，对47叶期的高龄稗草药效突出，还能有效地防除鸭舌草、水芹、田皂角，但对莎草科杂草效果差。在温暖地区用药量250500克/公顷，在寒冷地区用药量为400800克/公顷，进行喷雾。NClClCOOH