农药学教材

·1·第一章农药的基本概念及农药学的研究范畴第一节农药的基本概念一、农药的含义与分类1.农药的定义农药（Pesticide）主要是指用于预防、消灭或者控制农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学品。这里所说的化学品可以是人工合成的，也可以是天然的动植物及微生物的代谢产物，但不论是人工合成的化合物还是天然产物，作为农药都应具备两种基本属性：具有确定的分子结构，在一定剂量范围内对有害生物有显著的生物活性。因此诸如寄生蜂、捕食螨、致病细菌、病毒等所谓“生物农药”不属于本书所述的农药范畴。需要指出的是，对于农药的含义和范围，不同的时代、不同的国家和地区都有差别。如美国，早期曾将农药称之为“有经济价值的毒剂”（Economicpoison），后又称之为“农用化学品”（Agriculturalchemicals），甚至称之为“农用化学调控剂”（Agriculturalbioregulators），欧洲亦称之为“农用化学品”（Agrichemicals），当前在国际文献中已通用“Pesticide”一词。2.农药的分类《农药手册》（Thepesticidemanual）第14版记录全世界商品农药1524种。为了便于研究与使用，可从不同的角度对其进行分类。一般是按功能和用途将农药分成杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、杀鼠剂及植物生长调节剂等若干大类，然后再将每一大类按化学结构或作用方式细分。以杀虫剂为例，可以若干类别，如：有机氯类杀虫剂如滴滴涕、六六六、狄氏剂等。有机磷类杀虫剂如敌敌畏、辛硫磷、马拉硫磷等。氨基甲酸酯类杀虫剂如西维因、速灭威、抗蚜威、涕灭威、克百威、双氧威等。拟除虫菊酯类杀虫剂如丙烯菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯等。沙蚕毒素类杀虫剂如杀螟丹、杀虫双、杀虫环等。新烟碱类（氯化烟酰类）杀虫剂如吡虫啉、啶虫脒等。亦可按作用方式分成若干类别，如：胃毒剂（Stomachpoison）药剂伴随害虫取食活动通过口器及消化系统进入体内起毒杀作用的一类杀虫剂。当代合成杀虫剂中，极少有纯粹的胃毒剂。触杀剂(Contactpoison)药剂通过害虫体壁侵入体内起毒杀作用的一类杀虫剂。当代合成杀虫剂中绝大多数都可称作触杀剂。熏蒸剂(Fumigant)药剂以气体状态通过害虫的呼吸系统进入体内起毒杀作用的一类杀虫剂。特异性杀虫剂(Specialactioninsecticide)这是一类并不直接杀死害虫，而是通过干扰昆虫的·2·行为、影响昆虫的生长发育而控制其危害的药剂，如昆虫拒食剂、诱引剂、驱避剂或昆虫生长调节剂等。二、毒力与药效毒力（Toxicity）是指在一定条件下某种农药对某种供试有害生物作用的性质和程度，即内在的毒杀能力。杀虫剂毒力大小常以致死中量、致死中浓度表示，其值越小，毒力越大。致死中量（Medianlethaldose），杀死供试昆虫种群一半个体所需的剂量。常以LD50表示，其单位有两种。一种是以供试昆虫个体所接受的药量为单位，如μg（药量）/头（昆虫），另一种是以供试昆虫单位体重所接受的药量为单位，如μg（药量）/g（昆虫）。致死中浓度（Medianlethalconcentration），杀死供试昆虫种群一半个体所需的浓度。常以LC50表示，单位为μg（有效成分质量数）/mL（药液容积）。杀菌剂和除草剂毒力大小常以有效中浓度表示，其值越小，毒力越大。有效中浓度（Medianeffectiveconcentration），引起供试生物群体的半数产生某种药剂反应的浓度。常以EC50表示，单位为mg（有效成分质量数）/L（药液容积）或μg（有效成分质量数）/mL（药液容积）。药效（effectivenessofpesticide）是指某药剂在大田实际生产中对某种有害生物的防治效果。表示药效的指标有三类：①施药防治前后有害生物种群数量的变化；②施药前后有害生物危害程度的变化；③施药与不施药作物收获量变化。毒力和药效都是药剂对有害生物作用强度的量度。一般来说，毒力是药效的基础，但毒力并不等于药效，而且在某些情况下，一种农药的毒力强大并不一定药效就好。毒力是药剂本身（纯品或原药）对供试生物作用的结果，一般是在室内相对严格控制的条件下采用比较精密的标准化方法测定的结果，而药效则是在田间条件下施用某种农药制剂（除有效成分外，还有多种助剂）对有害生物的防治效果。显然，除了药剂本身外，某些因素如制剂形态、加工方法、喷施方法和质量，有害生物的生长发育阶段，特别是湿度、温度、光照、土壤等环境条件都对药效有显著影响。三、毒性与药害（一）毒性毒性（Toxicity）实际上就是农药对高等动物的毒力。常以大鼠通过经口、经皮、吸入等方法给药测定农药的毒害程度，推测其对人、畜潜在的危险性。农药对高等动物的毒性通常分为三类：1.急性毒性（Acutetoxicity）指农药一次大剂量或24h内多次小剂量对供试动物（如大鼠）作用的性质和程度。经口毒性和经皮毒性均以致死中量LD50表示，单位为mg/kg，而吸入毒性则以致死中浓度LC50表示，单位为mg/L或mg/m3，显然，某种农药的LD50值或LC50值越小，则这种农药的毒性越大。世界卫生组织推荐的农药危害分级标准和我国目前规定的农药急性毒性分级暂行标准如表1-1、表1-2所示。·3·表1-1世界卫生组织（WHO）危害物分级标准毒性分级级别符号语经口半数致死量（mg/kg）经皮半数致死量（mg/kg）固体液体固体液体Ia级极度危害≤5≤20≤10≤40Ib级高度危害5～5020～20010～10040～400II级中度危害50～500200～2000100-1000400～4000III级轻度危害＞500＞2000＞1000＞4000表1-2中国农药急性毒性分级标准毒性分级经口半数致死量（mg/kg）经皮半数致死量（mg/kg）吸入半数致死量（mg/M3）剧毒52020高毒5～5020～20020～200中等毒50～500200～2000200～2000低毒500200020002.亚急性毒性（Subacutetoxicity）指农药对供试动物多次重复作用后产生的毒性，给药期限为14~28d，每周给药7次。亚急性毒性主要是考察农药对供试动物引起的各种形态、行为、生理生化的变异，检测指标包括：①动物一般中毒症状表现、体重、食物消耗等；②血液学检查；③临床生化测定及④病理学检查。3.慢性毒性（Chronictoxicity）指农药对供试动物长期低剂量作用后产生的病变反应，给药期限为1~2年，主要评估农药致癌、致畸、致突变的风险。除常规的病理检测、生理生化检测外，还要对其后代的遗传变异、累代繁殖等进行观测。（二）药害药害（Phytotoxicity）指农药被施用防治有害生物的同时对被保护的农作物所造成的伤害，可分为直接药害和间接药害。直接药害指农田施药时对当季被保护农作物造成的伤害，而间接药害主要指飘移药害（施药时粉粒或雾滴飘移散落在邻近敏感作物造成的伤害）、残留药害（施药后残存于土壤中的农药对后茬敏感作物造成的伤害）及二次药害（施药后土壤或作物秸秆中残留农药代谢产物对后茬作物造成的伤害）。药害的症状表现主要有：①生长发育受阻。如种子不能发芽或发芽出土前、后枯死；出苗迟缓，生长受抑制，分蘖、开花、结果、成熟迟缓等；②颜色改变。如叶片失绿、白化、黄化，根和叶呈现枯斑，变褐凋萎；③形态异常。如植株扭曲，根、花芽、果实等畸形；④产量下降、品质劣变。产生药害的原因很多，大致有下述4个方·4·面：①农药制剂质量差，有害杂质超标，甚至变质；②施用技术方面如过量施药，误用农药或混用不当，飘移、渗漏及残留农药对下茬作物的影响等；③环境方面，如任意扩大使用范围，在敏感作物上施药；施药时期不当，过早或过迟施药，高温、干旱条件下施药等；④作物本身生长发育不良，或施药时正值对药剂敏感的发育阶段。农药对作物是否容易产生药害可用安全性指数K来表示：显然，K值越大，作物就越不安全，容易产生药害；相反，K值越小，农药使用时对作物就越安全。四、农药剂型及施用方法（一）农药剂型农药厂生产的绝大多数原药不经加工都不能直接在农作物上使用。因为在每公顷面积上农药有效成分用量很少，往往只有几百克，几十克，甚至不足10克。如果不加以稀释，就无法将如此少的农药均匀撒布到如此大的面积上，因而不能充分发挥农药的作用。使用农药时，还要求它附着在作物上或虫体上、杂草上，所以还必须加入一些其他辅助材料，以改善其湿润、粘着性能。此外，通过农药加工还可以延长农药的残效期或将高毒的农药加工成安全的使用剂型。总之，为了安全、经济、有效地使用农药，必须将原药加工成合适的制剂。一种农药制剂名称通常包括3个部分，即有效成分含量、农药名称和剂型，如2.5%溴氰菊酯乳油、50%速克灵可湿性粉剂、2.5%百菌清烟剂等。剂型实际上是制剂的一种形态特征，主要有下述几种：（1）粉剂（Dustablepowder,DP）粉剂通常由原药和填料(或载体)及少量其它助剂（如分散剂、抗分解剂等）经混合粉碎至一定细度而成。粉剂中有效成分含量通常在10%以下，一般不需稀释直接喷粉施药，亦可供拌种、配制毒饵或毒土等使用。（2）可湿性粉剂（Wettablepowder，WP）这是一种易被水湿润且能在水中悬浮分散的粉状物，通常由原药、填料或载体、润湿剂、分散剂及其它助剂经混合粉碎至一定细度而成。可湿性粉剂一般以水稀释至一定浓度后喷雾施药，其有效成分含量通常在10%～50%，亦有高达80%以上的品种。（3）可溶性粉剂（Solublepowder,SP）是由可溶于水的原药、填料、湿展剂及其它助剂组成的粉状剂型。可溶性粉剂可直接加水稀释后喷雾施药，有效成分含量通常在50%以上，有的高达90%。（4）粒剂（granule）由原药、载体及其它助剂经混合、造粒而成的松散颗粒状剂型。一般供直接施药，其有效成分含量通常在1%～20%。（5）水分散性粒剂（Waterdispersiblegranule，WDG或WG）由原药、填料或载体、润湿剂、分散剂、稳定剂、粘着剂及其它助剂组成。水分散性粒剂使用时将其加入水中，制剂很快崩解、分散，形成悬浮液，稀释至一定浓度后喷施，其有效成分含量通常在70%以上。K=农药防治有害生物所需的最低浓度作物对农药能忍受的最高浓度·5·（6）乳油（Emulsifiableconcentrate,EC）是将原药、乳化剂及其它助剂溶于有机溶剂中形成的均相透明溶液。其有效成分含量通常在20%～50%之间，但亦有低至1%，高至90%的品种。加水稀释后形成稳定的乳状液体，供喷雾使用。（7）水乳剂（Emulsioninwater）和微乳剂（Microemulsion,ME）这两种剂型均由以难溶于水的原药、乳化剂、分散剂、稳定剂、防冻剂及水为原料，经匀化工艺而成，一般不用或用少量有机溶剂。浓乳剂的粒径多数在0.5～1μm之间，外观是乳白色，是热力学不稳定体系，而微乳剂的粒径多在0.01～0.1μm之间，外观呈透明的均相液，是热力学稳定体系。水乳剂的有效成分通常在20～50%之间，微乳剂的有效成分含量通常在5～50%之间，加水稀释成一定浓度后供喷雾用。（8）水悬浮剂（Aqueoussuspensionconcentrate,SC）将不溶于水的固体原药、湿润剂、分散剂、增稠剂、抗冻剂及其它助剂经加水研磨分散在水中的可流动剂型。其有效成分含量通常在40%～60%左右，使用时加水稀释至一定浓度的悬浊液，供喷雾。（9）油剂（oilsolution，OS）是农药的油溶液剂，有些品种含有助溶剂或稳定剂。油剂的有效成分含量一般为20～50%，使用时不需稀释以超低容量喷雾机具喷雾。（10）烟剂（smokegenerator）烟剂是由原药、燃料、助燃剂、阻燃剂等按一定比例混合加工成粉状物或饼状物。点燃后无明火，农药受热气化后可在空气中凝结成微细颗粒（烟）。（11）种衣剂（Seeddressingagent）种衣剂是在悬浮剂、可湿性粉剂、乳油等剂型的基础上，加入一定量的粘合剂、成膜剂而形成的一种