除草劑（herbicide）是指可使雜草徹底地或選擇地發(fā)生枯死的藥劑，又稱除莠劑，用以消滅或抑制植物生長的一類物質(zhì)。其中的氯酸鈉、硼砂、砒酸鹽、三氯醋酸對于任何種類的植物都有枯死的作用，其作用受除草劑、植物和環(huán)境條件三因素的影響。除草劑被廣泛的用在農(nóng)田、苗圃、林地、花卉園林以及一些非耕地等，按照化學結(jié)構(gòu)可以分為無機化合物除草劑和有機化合物除草劑。除草劑具有高選擇性、高效、省工、省時、增產(chǎn)等優(yōu)點，除草劑具有毒性，在殺死雜草的同時，對農(nóng)田生產(chǎn)、農(nóng)田植物、農(nóng)田土壤以及大氣和水資源帶了危害，因此世界除草劑發(fā)展?jié)u趨平穩(wěn)，主要發(fā)展高效、低毒、廣譜、低用量的品種，對環(huán)境污染小的一次性處理劑逐漸成為主流。
發(fā)現(xiàn)歷史
很早以前，人們發(fā)現(xiàn)用榨完橄欖油剩下的油渣泡過的水澆在橄欖樹的周圍可以除去雜草，這可以看為是最早出現(xiàn)的除草劑。農(nóng)田化學除草的開端可以上溯到19世紀末期，在防治歐洲葡萄霜霉病時，偶爾發(fā)現(xiàn)波爾多液能傷害一些十字花科雜草而不傷害禾谷類作物。法國、德國、美國同時發(fā)現(xiàn)硫酸和硫酸銅等的除草作用，并用于小麥等地除草。
1932 年美國陶氏化工（Dow Chem.)公司開發(fā)出一種殺蟲劑 2,4-二硝基-6-仲丁基酚（DNBP），中文名“地樂酚”。但很快發(fā)現(xiàn)它也是一種選擇性除草劑，能有效清除大豆、豌豆、苜蓿以及馬鈴薯田中的雜草。1940 年，德國化學家塔特菲爾德（F.Tatterfield）等人在1925 年研制的殺蟲劑4,6-二硝基-鄰甲苯酚（DNOC，中文名“二硝酚”）被發(fā)現(xiàn)是一種非激素型、非選擇性的除草劑，對亞麻無藥害，對殺除蘿科植物最有效。地樂酚和二硝酚的出現(xiàn)，標志著除草劑從無機化合物向著有機化合物的轉(zhuǎn)變。
1941年，第一個現(xiàn)代除草劑（2，4-D）由（英國）帝國化學工業(yè)的坦普爾曼合成出來，同年美國的波科爾尼也成功合成出來了；2,4-D能有選擇地從早熟禾的草場中除去蒲公英、車前等禾本科雜草，它的出現(xiàn)標志著雜草的化學除治邁入了一個新階段。此后出現(xiàn)了一系列無機化合物除草劑，如硫酸亞鐵、氯酸鈉和砷化物等。1956 年，瑞士嘉基（Geigy）公司研制出防除一年生雜草的氯三氮苯類除草劑“西瑪津”。1960年，美國羅門哈斯公司研制出除草劑“敵稗[bài]”，而后，1964年，又研制出除草劑“除草醚”。
在20世紀60年代，除草劑僅占整個農(nóng)藥市場的20%左右，到了70年代其市場份額僅次于殺蟲劑。20世紀60—70 年代，以滴滴涕、六氯環(huán)己烷為代表的農(nóng)藥被廣泛使用，甚至被當作武器使用。1962 年至 1971 年，美國軍隊在越南噴灑了大約8 000 萬升含有刷毒的化學物質(zhì)二??英的除草劑。其中55%的除草劑的儲藏桶是橙色的，因而獲得了“橙劑”這一簡稱，除了“橙劑”之外，美軍當年還使用了少量的其他除草劑，即所謂的“粉紅劑”“藍劑”和“紫劑”，而且使用范圍還包括老撾和柬埔寨，而“粉紅劑”的毒性更大，其成分是百分之百的二??英，二??英可對對人體造成了巨大傷害，與癌癥、白血病、神經(jīng)素亂、孕婦流產(chǎn)以及胎兒畸形之間有密切關(guān)系，單是“橙劑”就已造成越南上百萬人死亡、殘疾或患上癌癥，幾十萬新生兒畸形。此后，人們很快意識這些藥劑對人類有難以估計的危害，開始重視使用農(nóng)藥的負面效應(yīng)及對人類生存造成的嚴重危害。大力研制高效、低毒、低殘留、無污染的無公害農(nóng)藥。除草劑向著高效、低毒、選擇性強、殺草譜廣、作用機理獨特、對環(huán)境友好的方向發(fā)展。
分類
按化學結(jié)構(gòu)分類
無機化合物除草劑
無機化合物除草劑由天然礦物原料組成，不含有碳素的化合物，如氯酸鉀、硫酸銅等。
有機化合物除草劑
有機化合物除草劑主要由苯、醇、脂肪酸、有機胺等有機化合物合成，這類的除草劑種類多、生產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛，如苯氧羧酸類、二硝基苯胺類、有機磷等。
按作用方式分類
選擇性除草劑
選擇性除草劑指在使用一定劑量和濃度的范圍內(nèi)，可有選擇性地殺死某些種類的植物，而對其他種類植物無害。如精喹[kuí]能用于花生、大豆、西紅柿等闊葉作物田防除狗尾草等禾本科雜草，還有草脫凈能用于玉米田防除闊葉雜草和部分禾本科雜草，而即使用量稍高也不會傷害玉米。但是選擇性對用量是有要求的，如果提高莠去津的用最到一定程度，不僅可以輕易地殺死玉米，甚至可以殺死大片的灌木林。這類除草劑適用于休閑地和茶園邊等處滅殺雜草。
滅生性除草劑
滅生性除草劑對植物缺乏選擇性或選擇性小，草苗不分，“見綠就殺”，滅生性除草劑能殺死f米所有植物，如百草枯“見綠就殺”，既不區(qū)分作物和雜草，也不區(qū)分雜草所屬種類，只能用于無間作物的果園或播種前的荒地。如克蕪蹤、草甘膦等。
按傳導性能分類
觸殺型除草劑
觸殺型除草劑與雜草接觸后，只殺死與藥劑接觸的部分，起到局部殺傷作用。這類除草劑在施用時要求盡量均勻，如百草枯，如果只覆蓋了少量雜草葉面，其余的大量葉面仍能正常進行光合作用，雜草會表現(xiàn)出受害癥狀，受到一定程度的抑制，然后又慢慢恢復生長能力。如五氯酚鈉、除草醚、百草枯等。
內(nèi)吸傳導型除草劑
內(nèi)吸傳導型除草劑在被禾本科雜草吸收后，能夠在其體內(nèi)傳導，藥劑能到達未著藥部位，甚至傳遍全株。如草甘膦，可以被雜草的莖葉吸收，經(jīng)傳導到達其余的部位，甚至到達根部，而使雜草徹底死亡，比如虎威，可以觸殺葉片，也可以被根吸收，但在應(yīng)用中以觸殺葉片為主。如草甘膦、2，4-D丁脂、撲草凈等。
內(nèi)吸傳導、觸殺綜合型除草劑
內(nèi)吸傳導、觸殺綜合型除草劑具有內(nèi)吸傳導、觸殺型雙重功能，比如虎威，可以觸殺葉片，也可以被根吸收，但在應(yīng)用中以觸殺葉片為主。
按使用方法分類
土壤處理除草劑
土壤處理除草劑也叫做芽前除草劑，這類除草劑只能在雜草萌芽出苗前或出苗期間使用，將除草劑均勻地噴灑到土壤上形在一定厚度的藥層，通過雜草的根、芽鞘或下胚軸等部位吸收而產(chǎn)生毒效，從而起到殺草作用，如在雜草出苗后使用就會對雜草起不了作用。常見的土壤處理除草劑有二甲戊靈、敵草胺等。
莖葉處理除草劑
莖葉處理除草劑也叫做苗后除草劑，這類除草劑在雜草出苗后的營養(yǎng)生長旺盛期使用，將除草劑溶液對水，以細小的霧滴均勻噴灑在植株上，對土壤中話沒有萌芽的雜草基本無效，常見的莖葉處理除草劑有精吡氟禾草靈、滅草松等。
土壤、莖葉處理綜合型除草劑
土壤、莖葉處理綜合型除草劑既能作土壤除草劑來控制一年生雜草的出苗，又能作為莖葉除草劑使用，除去已經(jīng)出苗的一年生雜草，如乙氧氟草醚。
其他分類
除草劑還可以按照品種、結(jié)構(gòu)和作用分類，可以分為：苯酚類除草劑、二苯醚類除草劑、苯氧羧酸類除草劑、胺類除草劑、取代類除草劑、均三氮苯類除草劑、氨基甲酸酯類除草劑、硫代氨基甲酸類除草劑、二硝基類除草劑、雜環(huán)類除草劑等。
作用機制
阻礙光合作用
光合作用是高等綠色植物賴以生存的重要生命過程。除草劑可以通過對光合作用的抑制，進而阻斷電子傳遞過程，使植物得不到營養(yǎng)，從而饑餓而死。抑制光合作用希爾反應(yīng)的除草劑種類較多，如取代脲類（敵麥?。?、均氯苯類（西馬津、阿特拉津等），在光合作用較強施用使效果最好。
干擾植物的呼吸作用和能量代謝
植物生長發(fā)育所需的能量均是通過呼吸作用獲得的。植物在呼吸作用中需經(jīng)過氧化磷酸化過程以形成高能鍵化合物腺苷三磷酸（ATP），為光合作用傳遞能量。有的除草劑能接觸呼吸和形成ATP的磷酸化作用的解偶聯(lián)劑來干擾呼吸作用，使呼吸作為一種無用的消耗，造成能量虧損，導致體內(nèi)不能進行生理生化過程而死亡。有不少除草劑就是呼吸作用的抑制劑，如五氯酚鈉和甲胂鈉等。
干擾植物核酸、蛋白質(zhì)和脂肪的合成
蛋白質(zhì)與脂肪是細胞的基礎(chǔ)物質(zhì)，當除草劑抑制其合成時，植物在形態(tài)、生長發(fā)育及代謝活動等方面都會發(fā)生變異，導致生長抑制或畸形，甚至死亡。已知干擾核酸代謝與蛋白質(zhì)合成的除草劑，可影響細胞分裂，于擾腺苷三磷酸與DNA的合成，抑制了細胞分裂。生長素類除草劑可重新激活敏感植物細胞核的活力，引起過量的核酸和蛋白質(zhì)合成，使植物組織再生，植株畸形生長。類脂類包括脂肪酸、磷酸甘油酯與蠟質(zhì)等，分別是組成細胞膜、細胞器膜與植物角質(zhì)層的重要組成部分。有的除草劑可以干擾類脂類的形成，因而破壞了膜與角質(zhì)層的完整性，使植物受到損害而死亡。
干擾植物激素的作用
植物體內(nèi)存在著多種激素，它們在植物不同組織中的含量和比例都有嚴格的要求，對協(xié)調(diào)植物的生長發(fā)育、開花結(jié)果等具有十分重要的作用。激素型除草劑是人工合成的具有天然植物激素作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)一旦進入植物體內(nèi)，就會打破原有的天然植物激素的平衡，長期積累會引起體內(nèi)激素的紊亂，因而嚴重影響植物的生長發(fā)育。激素型除草劑的作用特點是低濃度時對植物生長有刺激作用，高濃度時則產(chǎn)生抑制作用。由于植物不同器官對藥劑的敏感程度存在差異，受害植物?？梢姷酱碳づc抑制同時存在的癥狀，扭曲或畸形。
抑制植物體內(nèi)酶的活性
植物體內(nèi)一系列的生理生化反應(yīng)均受各種酶的誘導與控制，一旦某種酶的活性受阻，必將導致其所催化的生化反應(yīng)停止，造成與之相關(guān)的許多生理和生化過程出現(xiàn)異常，代謝作用紊亂。
典型除草劑
法律法規(guī)
許多國家對除草劑的對除草劑生產(chǎn)、經(jīng)營、使用等做出了具體規(guī)定：
中國有《農(nóng)藥登記管理辦法》《農(nóng)藥生產(chǎn)許可管理辦法》《農(nóng)藥經(jīng)營許可管理辦法》《農(nóng)藥標簽和說明書管理辦法》《農(nóng)藥登記試驗管理辦法》《農(nóng)藥登記資料要求》等。美國有《有毒物質(zhì)控制法案》《食品質(zhì)量保護法》等。歐盟頒布了農(nóng)藥登記、生產(chǎn)、使用、管理法令《Directive 91/414/EEC》《Regulation1107/2009/EC》《283/2013/EU》《284/2013/EU》 《547/2011/EU》等。德國有《植物保護法》 《植物保護使用條例》《植物保護產(chǎn)品法令》《植物保護藥械法令》等
危害與治理
危害
除草劑具有毒性。除草劑屬農(nóng)藥一類，對人體有危害，并對自然界生態(tài)平衡有重大影響。
人體危害
除草劑會造成急性中毒和慢性的危害。據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國環(huán)境署報告，全世界每年有100多萬人除草劑中毒。在使用除草劑后，這些除草劑或者它們的降解產(chǎn)物會殘留在農(nóng)作物上，或者污染農(nóng)作物周圍的環(huán)境，導致這些化學物質(zhì)直接或間接進入人體或動物體中。除草劑可以在人體內(nèi)不斷積累，短時間不會引起人體出現(xiàn)明顯急性中毒性狀，但會產(chǎn)生慢性危害，如破壞神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能、干擾人體激素平衡、影響男性生育、免疫缺陷病癥等。除草劑還有致癌、致畸、致突變等危害。
生物危害
除草劑還能直接殺傷大量的非靶標深谷我，使害蟲天敵和其他有益動物死亡。環(huán)境中大量的除草劑還會造成生物群體發(fā)生急性中毒并迅速死亡。除草劑的大量使用會良莠不分地殺死大量地害蟲天敵，嚴重地破壞了農(nóng)田的生態(tài)平衡，對處于生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈逐級構(gòu)成威脅，還會導致害蟲的抗藥性增加。
消減措施
水解
水解是除草劑分子與水分子之間發(fā)生相互作用的過程。從結(jié)構(gòu)上來看，磷酸酯類、氨基甲酸酯類、苯氧羧酸類、酰胺類、醚類等大部分除草劑都可以發(fā)生水解反應(yīng)。水解情況除與除草劑本身性質(zhì)有關(guān)外，還與土壤有機質(zhì)、溫度、pH等外界因素有關(guān)。
生物炭
生物炭由于其疏松多孔的高比表面的空洞結(jié)構(gòu)，擁有較強的吸附性能，可以吸附土壤中殘留的農(nóng)藥，改良土壤的物理性狀，增加土壤的氣透水性，提高水穩(wěn)性聚團數(shù)量，為作物根系提高了良好的生長空間，但有時會影響除草的效果。
光解
還可以通過光解使除草劑在土壤中消失。在光的作用下，除草劑分子變?yōu)?a href="/hebeideji/7459058777421120391.html">激發(fā)態(tài)裂解或轉(zhuǎn)化。土壤表層的除草劑可接受光子發(fā)生直接光解，位于土壤內(nèi)部的除草劑可在TiO?等催化劑作用下，發(fā)生間接光解
微生物修復
微生物修復是一種解決除草劑污染土壤的低成本綠色修復。微生物在降解除草劑的過程中會產(chǎn)生有毒的物質(zhì)，會影響整體的降解效率，但除草劑的降解主要是通過微生物菌群來介導，通過群落之間的代謝互補、互營作用來完成污物去除。
參考資料 >