除草劑選擇性原理

除草劑選擇性原理農田應用的除草劑必須具有良好的選擇性，亦即在一定用量與使用時期范圍內，能夠防治雜草而不傷害作物。由于化合物類型與品種不同，形成了多種形式的選擇性。除草劑的選擇性是指除草劑在一定劑量下，殺滅某些植物，而對另一些植物無明顯的影響。常用選擇性指數(shù)來表示。在評價除草劑對作物和雜草間的選擇性時，常用如下方法計算：選擇性指數(shù)=對作物10%植株的有效劑量（ED10）/對雜草90%植株的有效劑量（ED90）除草劑的選擇性指數(shù)越高，對作物的安全越好。除草劑的選擇性主要由植株形態(tài)不同造成的接收除草劑藥量的差異，吸收和傳導除草劑的差異，對除草劑的代謝速度和途徑的差異，靶標蛋白對除草劑敏感性的差異，以及耐受除草劑毒害能力的差異。即常講的形態(tài)、生理和生化選擇。（1）形態(tài)選擇性不同種植物形態(tài)差異造成的選擇性，這種選擇性比較局限，安全幅度較窄。①葉片特性葉片特性對作物能起一定程度的保護作用，如小麥、水稻等禾谷類作物的葉片狹長，與主莖間角度小，向上生長，因此，除草劑霧滴不易粘著于葉表面；而闊葉雜草的葉片寬大，在莖上近于水平展開，能截留較多的藥液霧滴，有利于吸收。②生長點位置禾谷類作物節(jié)間生長，生長點位于植株基部并被葉片包被，不能直接接觸藥液；而闊葉雜草的生長點裸露于植株頂部及葉腋處，直接接觸除草劑霧滴，故易受害。③生育習性大豆、果樹等根系龐大，入土深而廣，難以接觸和吸收施于土表的除草劑；一年生雜草種子小，在表土層發(fā)芽，處于藥土層，故較易吸收除草劑。這種生育習性的差異往往是導致除草劑產(chǎn)生位差選擇性。種子大小不同，其貯藏的物質量也不同，發(fā)芽時吸水量不同也影響對除草劉的耐藥性。所以利用種子大小的差異來進行土壤處理，可以消滅小粒種雜草。(2)生理選擇性生理選擇性是不同植物對除草劑吸收及其在體內運轉差異造成的選擇性。①、吸收不同種植物及同種植物的不同生育階段對除草劑吸收不同。葉片角質層特性、氣孔數(shù)量與開張程度、茸毛等均顯著影響吸收。角質層特性因植物種類、年齡及環(huán)境條件而異，幼嫩葉及遮陰處生長的葉角質層比老齡葉片及強光下生長的葉片薄，易吸收除草劑。氣孔數(shù)量因植物而異，其開張程度則因環(huán)境條件而變化；同種植物的同一葉片，其下表皮氣孔數(shù)遠超過上表皮，二者差10倍以上，氣孔大小相差5—6倍；凡是氣孔數(shù)多而大，開張程度大的植物易吸收除草劑。②、運轉除草劑在不同種植物體內運轉的差異是其選擇性因素之一，禾大壯在水稻體內僅向上運轉，而在稗草體既向上、也向下運轉，并分布于植株各部位；2，4-D在菜豆體內的運轉速度與數(shù)量遠超過禾本科作物，其在甘蔗生長點中的含量比菜豆低10倍；胡蘿卜與歐防風對利谷隆的抗性與運轉有關，前者運轉數(shù)量僅占根吸收總量的13%，后者僅占4%，而敏感的萵苣與蕪菁的運轉數(shù)量則占64%與80%；大豆不同品種對克津的敏感性差異也與運轉有關，處理后24、48與72h，在抗性品種的頂生小葉中發(fā)現(xiàn)的賽克津數(shù)量很少；豆科威在敏感植物反枝莧與稗草體內運轉速度比大豆迅速；苗前應用14C甲羧醚后，在大豆初生與次生葉片中不運轉，但是苘麻體內運轉迅速。(3)生化選擇性生化選擇性是除草劑在不同植物體內通過一系列生物化學變化造成的選擇性，大多數(shù)這樣的變化是酶促反應。①活化機制差異的選擇性2甲4氯丁酸在蕁麻等敏感性闊葉雜草體內通過β－氧化作用轉變?yōu)?甲4氯，而使雜草死亡，但在三葉草、芹菜體內由于不存在β－氧化作用，所以雖然吸收藥劑也不受害；2，4滴丁酸在一些闊葉雜草體內也是通過β－氧化作用轉變?yōu)?，4—D使其死亡，但在大豆體內不能產(chǎn)生此種反應，故不受害。Assert在野燕麥、看麥娘等植物體內迅速轉變?yōu)樯锘钚运?，使其受害，而在抗性作物小麥與大麥體內則迅速氧化為相應的醇，然后與葡萄糖結合，使其喪失活性。②氧化與還原反應作物吸收除草劑后，在體內進行氧化與還原作用，使其喪失活性。氧化反應系微粒體多功能氧化酶及過氧化氫酶誘導的解毒反應，大多數(shù)除草劑都能進行此種反應。還原作用系硝基還原酶誘導的反應，二硝基苯胺及硝基二苯醚除草劑多進行此種反應。③水解反應水解反應是若干重要類型除草劑在抗性作物中的重要解毒機制，如敵稗在水稻體內通過芳基酰胺酶誘導，迅速水解產(chǎn)生3，4—二氯苯胺與丙酸，使其喪失活性，稗草體內由于缺乏此種酶而不能水解，故受害死亡。④結合作用結合作用是許多除草劑的重要選擇性機制。除草劑往往與谷胱甘肽、葡萄糖、氨基酸等多種物質結合。分子結構中含酚、N－胺或羧酸的除草劑以及通過氧化、還原、水解而代謝為酚、苯胺或酸的除草劑均能與糖類結合，如2，4—D、豆科威、苯達松、殺草丹、禾草靈等，其中以O—葡萄結合物最普遍。除草劑在植物體內通過a–酰胺鍵形成氨基酸結合體是酸性除草劑的重要結合反應，2，4—滴氨基酸結合物是著名例證。谷胱甘肽結合作用是許多除草劑的重要選擇性機制，因為這種反應具有廣泛的基質。谷胱甘肽結合作用多為谷胱甘肽—S—轉移酶催化的反應，這種反應與酶活性強弱有關；而氯代乙酰胺除草劑則為非酶促反應，在這種情況下，植物抗性強弱與其體內谷胱甘肽或高谷胱甘肽含量密切相關。培育抗除草劑作物主要是利用生化選擇性，將抗性基因導入作物使作物獲得抗藥性。培育抗除草劑作物主要利用如下三種途徑：一是改變靶標的敏感性（導入不敏感的靶標酶），二是提高作物降解的能力（導入降解酶），三是增加靶標酶的量（導入催化靶標酶合成的酶）。(4)人為選擇性人為選擇性是根據(jù)除草劑特性，利用作物與雜草生育特性的差異，在使用技術上造成的選擇性，這種選擇性的安全幅度較小，對使用條件要求嚴格。①位差選擇性位差選擇性就是利用作物與雜草根系及種子萌發(fā)所處土層的差異造成的選擇性。這是土壤處理的重要根據(jù)之一。例如：除草醚的藥層只有0.3—1cm，栽插下去的水稻根系在2－3cm深度，而稗草種子通過整地后大大多在0.3－1cm左右的土層內發(fā)芽良好，因此，撒施除草醚可以殺死在土壤表層萌發(fā)的稗草，而對藥層下的水稻根系沒有影響。水稻插秧返青后，將丁草胺拌土撒施，藥劑接觸水層后，擴散、下沉于表土層被吸附，不向下移動，稗草幼芽接觸藥劑吸收而死亡，水稻根系處于藥土層之下，葉片在水層之上，故不受害。撲草凈防除稻田眼子菜，如果撒藥后又下田進行其它田間管理操作，那么就會破壞毒土層，使表層的藥劑滲到深層而觸及水稻根系，不僅防除效果差，而且將使水稻發(fā)生藥害。旱地進行土壤處理，也可利用位差選擇。賽克津在大豆播后苗前進行土壤處理，要適當增大大豆的播種深度來保證大豆的安全。如果大豆播得太淺或者雖然大豆播種到適當深度，但由于藥后遇到大暴雨或大水漫灌，使賽克津因淋溶而與大豆種子接觸，將由于位差選擇被破壞而使大豆受害。氟樂靈在棉花播前混入5cm土層中，因棉種分布在藥層之下，對藥劑較敏感的根部下扎，避開藥土層，故對棉花安全。果樹根系入土深，一年生雜草種子多在表土層發(fā)芽，所以在果園可以安全應用長持效性除草劑阿特拉津、西瑪津等。②時差選擇性利用作物與雜草發(fā)芽出苗時間的差異，在用藥時間上人為造成選擇性。例如：整過地的稗草種子在0.3—1cm表層內，在秧田或直播田同時撒下除草醚和未催芽的水稻種子，3天內稗草種子萌發(fā)被殺死，而水稻沒有發(fā)芽，等水稻露白或零星立針即排去毒水，此時除草醚藥效高峰已過，對水稻比較安全，但能殺除先萌發(fā)的稗草。作物播種之前，用草甘膦、百草枯等滅生性除草劑防除田間正在生長的雜草，隨后即可免耕播種或移栽，作物可不受除草劑的影響，這也是利用時差選擇。水稻機械旱直播栽培中，稗草出苗比水稻早，待大部分稗草及其它雜草出苗，而水稻尚未出苗時，全田施用百草枯，藥劑接觸雜草即可殺除，而接觸土壤則立即失效，故不影響其后出苗的水稻。③局部選擇性在作物生育期采用保護性裝置噴霧或定向噴霧，消滅雜草而不影響作物。如在噴頭上安裝保護罩噴灑百草枯防治果園樹干周圍的雜草。又如，利用解毒劑保護作物，局部使用吸附劑，采用混合劑等措施來增進選擇性，使作物與雜草之間獲得最大的選擇性差異等等。(5)利用保護物質或安全劑而獲得選擇性選擇性差的除草劑可以通過保護物質或安全劑而獲得選擇性。例如水稻或玉米等種子可用吸附性能很強的活性碳處理，從而避免或降低對三氮苯類的藥害。此外，播種溝里施用活性碳也可避免一些作物對多種除草劑的藥害。利用安全劑來減輕一些除草劑的藥害，近年來發(fā)展迅速，被認為是化學除草的選擇性進入了一個新紀元。目前在生產(chǎn)實踐中安全劑已成為一些除草劑的重要安全措施。掃茀特為丙草胺與安全劑CGA—123407的合劑，它可安全用于稻田，也可以用于秧田或直播田。通常都爾不宜用在高粱田，但高梁應用安全劑flurazole和conce處理種子后，則能夠安全地用于生產(chǎn)。這種措施已被美國有些州列為高粱田化學除草的重要方法。另外，有些殺菌劑和植物生長調節(jié)劑也可用為安全劑。如用殺菌劑惡霉靈處理稻種可保護受西草凈、除草醚與敵稗的毒害，矮壯素可明顯保護土地殘留莠去津對小麥的毒害作用。在實際應用中，往往采用雙重甚至多重選擇性，以確保作物的安全。在各種選擇性中，生理生化選擇性是較為根本的選擇，其它則是以嚴格的應用條件為前提，選擇的相對性較大，如當生產(chǎn)中不能確保選擇性所依賴的應用條件時，則必須要求所用除草劑具有一定的生理生化選擇性。另一方面，認識到除草劑選擇性在對象和強度上的相對性，在應用中要認真分析當時當?shù)氐膽脳l件，并有針對性地嚴格加以掌握，以杜絕藥害的發(fā)生。掌握不同除草劑的選擇原理，對安全有效使用除草劑極有幫助。另外，除草劑的選