淮安地区小麦田化学除草研究进展

付佑胜 刘伟中 赵桂东

摘要概述了淮安地区小麦田化学除草的发展情况,总结了淮安除草剂种类以及除草方式的特点,并对未来淮安地区小麦田化学除草提出了展望。

关键词小麦田;化学除草;研究进展;江苏淮安

中图分类号S451.22+1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)21-0155-03

人口与粮食是人类在21世纪面临的五大挑战之一。粮食对人类生存与发展具有重要的意义,世界农业面临每年增加7 000万人口的巨大压力,而耕地面积却因环境恶化等因素在不断地减少[1]。通过农药的使用,来提高单位面积粮食产量是21世纪农业的重要举措之一。而杂草防除在农作物生产中则起着关键性的作用[2]。

淮安地处淮河以南、长江以北,光照、雨水充沛,是江苏小麦的主产区之一。小麦是密植作物,机械除草困难,而化学除草工效高、成本低、减轻劳动强度,很受农民欢迎。自20世纪80年代以来,随着世界小麦田除草剂的大量研究和世界农化公司巨头进入中国,小麦田除草在淮安也得到了飞速发展。从最初的2,4-D到现在的封闭与新的苗后茎叶处理的大量使用和推广,淮安地区小麦田化学除草工作有了长足进步。现结合相关资料对淮安地区小麦田化学除草的研究进展进行一简单的综述。

1淮安小麦田化学除草的发展情况

20世纪80年代末期是淮安地区小麦田化学除草的起步阶段,推动淮安地区小麦化学除草还是以脲类除草剂绿麦隆和以磺酰脲类为代表的苯磺隆(如Dupont公司生产的巨星)除草剂获得了巨大的成功。自90年代中期以来,以脲类除草剂异丙隆(如苏州宝带公司生产的高渗异丙隆)和芳氧苯氧丙酸类为代表的精恶唑禾草灵(如Bayer公司生产的骠马)在淮安地区获得了大量的推广和使用;进入21世纪以来,世界跨国农化公司将中国农药市场作为全球新的增长点,越来越多的新化合物被引入中国,淮安地区小麦田除草进入一个快速发展的阶段,同时伴随淮安地区农化经营企业不断改变经营思路,从被动销售小麦田除草剂到主动寻求销售新型除草剂,此外新的植保专业人才的不断涌入,进一步提升了该地区农资市场的服务意识,为新产品的推广储备了有力的人力资源。酰胺类(如芽前封闭药剂:丁草胺)、磺酰脲类(如苯磺隆、苄嘧磺隆等继续使用)、磺酰胺类(Dow公司的麦喜、阔草清等)和芳氧苯氧乙酸类(如先正达公司的15%炔草酸(麦极)等)以及四取代苯类(FMC公司的唑草酮(快灭灵)系列除草剂)等除草剂在淮安获得了长足的发展。随着越来越多的国外除草剂产品进入小麦田杂草防除领域,淮安地区小麦田化学除草工作将进入一个飞速发展的时期。

2淮安小麦田化学除草剂种类特点

目前淮安地区小麦田化学除草剂已经从最初的脲类除草剂如绿麦隆和磺酰脲类的苯磺隆发展到今天多个类型除草剂齐头并进、除草剂品种防除对象明确的新型除草的格局,除草剂的种类丰富而多元。

2.1脲类除草剂仍是小麦田除草的主力军

自1951年杜邦公司开发成功灭草隆及1956年汽巴精化公司发现西玛津的除草活性以来,脲类和均三嗪类除草剂均得到迅速发展。到目前为止已分别开发出42个和30个品种[3],目前洪泽湖以北区域仍旧是使用以异丙隆为主的除草剂在冬小麦田苗前或苗后杂草低龄期进行化学防除,可有效防除小麦田多种禾本类如看麦娘、早熟禾、硬草、菵草和部分阔叶杂草,由于该类药剂价格低廉,效果不错,该类型产品及其混配药剂仍旧占据着淮安地区小麦田除草的部分市场。

2.2磺酰脲类除草剂逐渐边缘化

磺酰脲类除草剂代表着农用化学品的主要发展方向,是近20年来开发出的高效、广谱、低毒、高选择性除草剂。其除草活性的发现始于1966年,这是三氮苯类化合物扑灭津(Propazine)的衍生物。20世纪70年代初这方面的工作才引起了人们的兴趣,提出了具有弱生长调节活性的磺酰脲化合物。从1975年George Levitt制备了化合物并证明其高度除草活性之后,开始进行大规模的研究[4]。1978年,杜邦公司在George Levitt博士的指导下研制出第一个商品化的磺酰脲除草剂氯磺隆(Chlorsulfuron),以此为开端,相继开发成功一系列用途各异的磺酰脲类除草剂。除杜邦等美国公司外,瑞士、日本、德国等国家的农药公司也进行了该类除草剂的研制和开发。目前参与此类品种登记的有巴斯夫、拜耳作物科学、杜邦、ISK、孟山都、日本日产化学、日本武田、先正达等8家公司[5]。到目前为止,世界范围内已有25个磺酰脲除草剂(SUs)品种被注册用于农业发展中[6]。我国广泛应用在小麦上的品种有氯磺隆、甲磺隆、苯磺隆和苄嘧磺隆;而鉴于氯磺隆和甲磺隆等磺酰脲类除草剂的长残留特性以及对环境的不友好及对下茬作物的影响,淮安市政府自1999年就明令禁止了甲磺隆和氯磺隆在小麦上的使用[7],目前淮安地区仍旧在小麦上使用的磺酰脲类除草剂主要还有苯磺隆和苄嘧磺隆、噻吩磺隆、甲基二磺隆(世玛)以及甲基二磺隆和甲基碘磺隆钠盐的复配剂(阔世玛),但由于产品的同质化和杂草种群对苯磺隆和苄嘧磺隆的耐药性增加,导致这2个药剂的使用量逐年下降,呈边缘化。甲基二磺隆及其复配剂由于使用时期过短和使用技术要求过高,同时对春小麦易产生药害等原因,导致产品的使用也趋于边缘化,难以成为本地区小麦田化学除草的主力军。

2.3新颖安全性高的除草剂成为淮安除草的生力军

进入21世纪以来,世界跨国农化公司将中国农药市场作为全球新的增长点,安全高效、低残留的小麦田除草剂被大量引入中国,而这其中最有代表性的就是以芳氧苯氧乙酸类和四取代苯类除草剂。

芳氧苯氧丙酸类是近20年来发展起来的一类防除禾本科杂草的新除草剂,自1975年发现禾草灵具有除草活性之后,迄今已有20个品种商品化。而其中最有代表性的就是Bayer公司的精恶唑禾草灵(骠马)和先正达公司研发的炔草酸(酯),现已在50多个国家投入使用,后者于2002年8月1日在我国获得行政保护(商品名麦极)。炔草酸自2005年以来在淮安周边地区开展了大量田间试验、示范工作;由于该产品对小麦高度安全以及在低温下对小麦的安全性,产品自2007年秋天在淮安上市以来,在洪泽湖以北区域和盱眙获得了巨大的成功;有消息说未来几年先正达公司还将在淮安上市可用于大麦田、小麦田防除禾本杂草的唑啉草酯。

四取代苯类除草剂是从20世纪70年代初开始发展起来的一类除草剂。人们对Protox(元卟啉)抑制剂的开发突破了二苯醚的结构限制,先后发现一系列具有新颖化学结构的活性化合物。从结构式上看,这类除草剂的分子中都有一个在1、2、4、5 位取代的苯环,因此有人将此类除草剂称为四取代苯类除草剂。四取代苯类除草剂的结构比较复杂,基本上都是五元含氮杂环化合物,其中含有恶二唑、三唑啉酮、吡唑、酰亚胺结构的品种较多。此类除草剂的研究与开发,可以说是起源于法国罗纳普朗克公司于1970～1972年开发的恶草酮、氯炔恶唑酮。FMC公司开发的唑草酮(唑酮草酯)主要用于防除小麦、玉米田阔叶杂草,商品名Affinity(快灭灵),super Affinity(奔腾)在淮安地区获得了巨大的成功,但是随着淮安地区阔叶类杂草优势种群的变化,适当混配扩大药剂的杀草谱对延长该类产品的寿命具有十分重要的作用。

3淮安地区小麦田化学除草方式特点

3.1芽前封闭面积减少,茎叶处理成为主流

自1999年甲磺隆和氯磺隆在淮安地区禁止以来,采用甲磺隆和氯磺隆等药剂作为芽前封闭处理药剂也被禁止(虽然部分区域利用国家政策上的漏洞仍有使用,但已不作推广),而绿麦隆等磺酰脲类除草剂由于在土壤中残留的问题,导致使用的田块大量减少。采用丁草胺、乙草胺等酰胺类除草剂或复配剂做芽前封闭也逐渐淡出视线;加之淮安10月以后低温少雨的年份导致旱田封闭效果严重下降,也进一步影响芽前封闭药剂的使用。随着新一代小麦田化学除草剂的大量引入和以淮安市农业科技实业总公司为代表的一批新的农药实体的进入,加速了小麦田苗后除草剂技术的迅速推广,从而带动了一批县乡客户加入该领域,推动了小麦田苗后除草剂的使用。目前,在淮安单品使用最大的小麦田苗后禾本类除草剂主要是脲类除草剂异丙隆、芳氧苯氧丙酸类的精恶唑禾草灵(骠马)和炔草酸(麦极);小麦田阔叶类除草剂主要是吡啶氧乙酸类的氯氟吡氧乙酸(使它隆)及其混配剂、四取代苯类的唑草酮(FMC的快灭灵系列)系列、磺酰脲类的苯磺隆、二苯醚类的乙羧氟草醚和已经使用了半个世纪的激素类除草剂二甲四氯及其钠盐。随着农民对苗后除草意识的加强,越来越多的小麦田茎叶处理剂将在淮安小麦田化学除草中发挥巨大的作用。

3.2小麦田化学除草时间的不断提前

多年来,淮安地区小麦田化学除草一直沿用芽前封闭处理、春节后除草的思路。这样导致冬季出草较少,此外由于传统的除草药剂对温度的要求施药温度在4℃以上,且施药前后7d之内不得遇到低温或寒流,否则将对小麦的生长产生严重影响,除草的效果也明显下降。近年来随着淮安地区小麦田杂草优势种群的变化(笔者相关数据,尚未发表)和全球气温变暖导致冬季或早春除草成为可能。自2007年以来新型除草——麦极(15%炔草酸)的引入,鉴于该药剂在低温、寒流和干旱情况下防除小麦田禾本杂草效果稳定也进一步打破了传统思维,冬季或早春化学除草也越来越获得农民认可,逐渐成为本地区小麦田化学除草的主要时间。此外,由于杂草优势种群之间的变化,导致小麦田阔叶类除草剂的更新,早春或杂草较小时防除效果理想也使得农民选择了冬前和早春施药用于防除杂草,压低杂草田间种群密度。

3.3杂草种群的变化导致除草剂组合的多元化

多年来淮安地区小麦田稻麦轮作田块,麦田以禾本杂草为主,阔叶类杂草少;而前茬为玉米、大豆等旱田的田块则阔叶类杂草多,禾本杂草少。近年来,由于直播稻的大量推广和除草剂的滥用导致稻麦轮作田块的阔叶类杂草发生严重;而多年使用精恶唑禾灵(骠马)防除禾本杂草,也导致禾本类杂草的耐药性增加,6.9%精恶唑禾草灵的用药剂量从最初的750mL/hm2到现在的2 250mL/hm2,甚至部分田块的用药量高达3 000mL/hm2。为更好地防除禾本杂草,同时兼治阔叶杂草,必然导致农民选择药剂的组合多元化,甚至出现了2种根本不可能混配的药剂被农民混配且大量使用。如:多年本地区防除禾本杂草一直以异丙隆和精恶唑禾草灵为主,导致田间日本看麦娘(Alopecurus aequalis Sobol)和棒头草(Polypogon fugax)逐渐成为田间优势种群,除草剂防除效果下降,不少农户在根本不考虑小麦安全性的条件下,采用前述药剂和酰胺类乙草胺进行混用以扩大杀草谱。从田间阔叶杂草的变化来看,繁缕(尤其是牛繁缕)、猪殃殃一直采用氯氟吡氧乙酸(使它隆)和二甲四氯为主的药剂进行防除,近年来发现这2种除草剂对这2种杂草的防除效果严重下降,所有这些也必然导致农户不得不寻求新的组合来防除小麦田田间阔叶类杂草。

4小麦田化学除草的研究工作严重滞后

目前关于淮安地区小麦田化学除草的相关科技文献还不多,从事小麦田化学除草工作的一批老专家退出一线,淮安地区小麦田化学除草工作的领军人物还不多,关于小麦田化学除草的研究和示范大多建立在新产品的试验、示范的基础上,基础工作尚待进一步的开展。随着越来越多的小麦田化学除草剂的使用以及生产实践中的问题被解决,必然给淮安地区小麦田化学除草的工作带来新的机遇。

5展望

关于淮安地区小麦田化学除草的工作有必要从有报道的防除小麦田杂草的新农药开始。磺酰脲类的如Bayer公司开发的酰嘧磺隆是一种麦田除草剂,主要用于防除冬小麦、大麦、燕麦等作物中的阔叶杂草,对猪殃殃有特效,对当茬小麦和下茬水稻、玉米安全;该公司开发的另一个品种乙氧嘧磺隆具有很广的杀草谱,可有效地防除小麦等作物中的阔叶杂草和莎草科杂草;此外氟酮磺隆用于苗后防除小麦田禾本科杂草和一些重要的阔叶杂草,对抗性杂草如野燕麦和狗尾草等有很好的防效。磺酰脲类除草剂的作用机制新颖,它是一种乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂,即通过抑制植物体内的ALS ,阻碍侧链氨基酸如缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的生物合成,使细胞分裂被抑制,杂草正常生长受到破坏而死亡,抗药性问题已成为磺酰脲类除草剂发展的一大障碍,但合理使用可充分发挥该类药剂在本地区的使用效果,延长产品的寿命,未来仍是淮安地区化学除草的重要选择之一。

二苯醚类化合物如匈牙利Budapest化学公司开发的氯氟草醚,主要用于防除冬小麦、大麦田阔叶杂草,如西风古、猪殃殃、苍耳等,二苯醚类化合物是一种原卟啉原氧化酶(Protox)抑制剂,其作用机理是抑制光合作用,使叶绿素合成受阻,从而导致杂草叶片枯萎死亡。这类除草剂作用速度快,虽稍有药害,但通常不影响作物产量,对后茬作物安全,必将受到淮安地区农户的喜爱,在未来一段时期仍旧占有一定的市场。

四取代苯类的除草剂由于能保持现有高活性、对环境友好,不仅对作物安全,而且对后茬作物无影响,越来越受到重视。如Dupont公司开发的吡草醚是麦田除草剂,对猪殃殃、繁缕等阔叶杂草有很好的防效,用量6～12g/hm2。由孟山都公司开发的异丙吡草酯是一种新型的选择性芽前除草剂,主要用于防除冬小麦杂草,用有效成分12.195~16.755 kg/hm2的剂量,能有效地防除鼠尾看麦娘、猪殃殃、多花黑麦草、早熟禾、田野勿忘草等。

此外,防除小麦田阔叶杂草的如磺酰胺类的除草剂也将获得大的发展。

近年来,世界化学农药研究开发的热点与发展趋势是大量的杂环和稠环化合物,尤其是含氮含氟杂环化合物,代表了未来化学农药新品种的发展方向,除草剂也不例外。在将来,除草剂仍然是最大的农药种类,化合物结构趋于复杂,杂环、稠环以及含氟化合物成为主流,化学结构集中在磺酰脲类、亚胺类、环状亚胺类、吡唑类、三唑啉酮类及脲嘧啶类等含氟杂环化合物,向着多元化、高层次的方向发展;同时这些高效新化合物大都是作用在酶的分子水平上,用量极少,除草剂真正进入了超高效时代。而随着除草剂进入超高效时代,淮安地区小麦田化学除草的工作也将紧紧跟上,除草剂的使用也进入一个超高效时期,越来越多的超高效除草剂得到应用,越来越多的关于除草的基础研究工作将被开展。

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