水稻田杂草的化学防除

水稻田杂草的化学防除蒋全鹏二〇一一年六月主要内容•一、水稻分类与分布概况•二、水稻主要栽培方式简介•三、水稻田主要杂草•四、稻田化学除草1、除草剂的选择性原理2、除草剂的作用机理3、几类主要的水田除草剂4、除草剂的药害及其解除途径水稻种植概况•水稻原产亚洲热带，在中国广为栽种后，逐渐传播到世界各地。世界水稻生产绝大部分分布在东亚、东南亚、南亚的季风区，东南亚的热带雨林区。世界上近一半人口，都以大米为食。中国是世界上最大的稻米生产国家。•拉丁语学名：Oryzasativa；Oryzaglaberrima•英文名字：rice；paddy科属分类•域：真核生物域Eukaryote•界：植物界Plantae•门：被子植物门Magnoliophyta•纲：单子叶植物纲Liliopsida•目：禾本目Poales•科：禾本科Poaceae•属：稻属Oryza水稻分类•籼稻和粳稻：籼稻有20%左右为直链淀粉，粳稻直链淀粉较少，低于15%•早、中稻和晚稻：早、中、晚稻的根本区别在于对光照反应的不同。早、中稻对光照反应不敏感，在全年各个季节种植都能正常成熟；晚稻对短日照很敏感，严格要求在短日照条件下才能通过光照阶段，抽穗结实•非糯稻与糯稻：糯稻支链淀粉含量接近100%•旱稻与水稻•人工水稻：杂交水稻，转基因水稻全国6个稻作区•一．华南双季稻稻作区：位于南岭以南，我国最南部。包括闽、粤、桂、滇的南部以及台湾省、海南省和南海诸岛全部。水稻面积占全国的18％。•二．华中双季稻稻作区：东起东海之滨，西至成都平原西缘，南接南岭，北毗秦岭、淮河。包括苏、沪、浙、皖、赣、湘、鄂、川8省（市）的全部或大部和陕、豫两省南部，是我国最大的稻作区，占全国水稻面积的68％。•三．西南高原单双季稻稻作区：地处云贵和青藏高原。水稻面积占全国的8％。•四．华北单季稻稻作区•五．东北早熟单季稻稻作区•六．西北干燥区单季稻稻作区水稻主要栽培方式：•1、水育秧人工移栽技术，即插秧田。早稻薄膜育秧，人工移栽；晚稻撒播育秧，配合前促后控施肥技术•2、早稻分厢人工撒播技术，即通常所说的直播田。近年有播种面积逐步扩大的趋势，但直播田草害问题非常突出•3、软盘旱育抛秧技术，即抛秧田。优势为秧苗分蘖好，有效分蘖多。但容易出现倒伏，对水稻品种潜力发掘有限•4、水稻旱育秧。主要是水源缺乏的地方采用栽培方式的大体地域分布•插秧田：全国性分布，在平原或土地集约化程度较高的地方大多采用机器插秧•抛秧田：分布较广，主要在南方，面积较插秧田少•直播田：主要集中在长江流域的洞庭湖、鄱阳湖、巢湖等地•旱育秧：主要分布在淮河流域和东北地区水稻田杂草主要类别•一、藻类植物•二、地衣植物•三、苔藓植物（葫芦藓）•四、蕨类植物（木贼科）•五、种子植物（千屈菜科、蓼科、菊科、泽泻科、禾本科、莎草科、鸭跖草科、雨久花科、浮萍科等）•（全国性和区域性主要杂草三四十种，一般性杂草一百多种）我国稻田的主要杂草•水稻田杂草的种类很多，各地杂草发生种类不同，全国稻区常见的发生普遍、危害严重的主要杂草中以稗草发生和危害面积最大，其次为异型莎草、鸭舌草、扁秆藨草、千金子、眼子菜次之。•下面列举了部分稻田杂草主要分布情况和一些杂草的图谱稻田杂草分布•东北和西北中、寒温带一季稻区主要杂草有稗草、扁秆藨草、日本藨草、牛毛毡、眼子菜、雨久花、萤蔺、鸭舌草、水绵等。•华北平原暖温带一季稻区主要杂草有稗草、异型莎草、扁秆藨草、牛毛毡、水苋菜、鳢肠、水莎草、眼子菜、鸭舌草、水绵、萤蔺、稻李氏禾、荇菜、浮萍、千金子等。•华中长江流域亚热带一、二季稻作区主要杂草有稗草、异型莎草、牛毛毡、水莎草、扁秆藨草、眼子菜、碎米莎草、鸭舌草、矮慈姑、水苋菜、千金子、空心莲子草、鳢肠、陌上菜、萤蔺苹等。•西南云贵和青藏高原亚热带一、二季稻作区主要杂草有稗草、萤蔺、异型莎草、眼子菜、鸭舌草、泽泻、牛毛毡、扁秆藨草、水莎草、矮慈姑、苹、小茨藻、陌上菜等。•南部热带和亚热带二季稻作区主要杂草有稗草、异型莎草、节节菜、水龙、鸭舌草、矮慈姑、日照飘拂草、牛毛毡、水莎草、碎米莎草、千金子、苹等。节节草节节菜（千屈菜科）圆圆叶节节菜陌上菜（玄参科）酸模叶蓼水蓼空心莲子草（苋科）大车前鼠曲草一年蓬艾蒿矮慈姑野慈姑稗长芒稗狗尾草狗牙根画眉草李氏禾马唐牛筋草千金子雀稗双穗雀稗日本看麦娘无芒稗异型莎草野荸荠碎米莎草牛毛毡扁秆藨草鸭跖草眼子菜雨久花鸭舌草浮萍农田杂草的综合治理•一、农业措施（轮作倒茬、深耕耕作、精选良种、高温堆肥、高密度栽培“以苗欺草”“以高控草”“以密灭草”、迟播诱发、管理水源）•二、植物检疫•三、中耕除草•四、生物防治（尖翅小卷蛾是香附子的天敌、斑水螟取食眼子菜、活负泥虫专食鸭跖草）•五、化学防治除草剂的选择性原理•除草剂的选择性指除草剂在一定剂量下，杀灭某些植物，而对另一些植物无明显的影响。常用选择性指数来表示。在评价除草剂对作物和杂草间的选择性时，常用如下方法计算：选择性指数=对作物10%植株的有效剂量（ED10）/对杂草90%植株的有效剂量（ED90）除草剂的选择性指数越高，对作物的安全越好。除草剂的选择性主要由植株形态不同造成的接收除草剂药量的差异，吸收和传导除草剂的差异，对除草剂的代谢速度和途径的差异，靶标蛋白对除草剂敏感性的差异，以及耐受除草剂毒害能力的差异。即常讲的形态、生理和生化选择。除草剂的选择性原理•1．形态上的选择苗木和杂草在形态上往往各不相同，可利用形态的差异而获得选择性，如樟子松，叶为针形并具有蜡质层，几乎垂直生于茎。当喷洒除草剂，药滴容易从针叶上滚落下来，而不容易受害；而杂草和灌木的叶片较大，又无蜡质层，且具绒毛，几乎水平着生于茎上，很容易接触和截留药液，以致受害死亡。如禾谷类作物叶片窄而挺直，芽和心叶被包在叶片里面，着药面积小，不易受害。而阔叶杂草的叶片宽大，芽和心叶常裸露在外，着药面积大，易受害。除草剂的选择性原理•2．时差选择性：一些对幼苗有较强毒性的除草剂选择恰当的施药时间同样可达到安全有效地除草，而对幼苗生长无害。例如百草枯或草甘膦，用于育苗前或造林前施药，可以杀死已萌生或还正在生长的杂草，但它们在土壤中能迅速钝化，对后期育苗和造林没有任何影响。在作物地播后苗前喷施百草枯或草甘膦防除已出苗的杂草则是利用时差的选择。除草剂的选择性原理•3．位差选择性：土壤处理除草剂对地表下不同深度的植物的毒害程度不同，可利用位差来杀表土层中的杂草，而保护根在深处的幼树。如在棉田和玉米中后期行间空间喷施灭生性除草剂百草枯或草甘膦，就是利用位差选择。在移栽稻田使用丁草胺也是利用位差选择。除草剂的选择性原理•4．生理选择性：不同植物的茎叶或根系对除草剂吸收与输导差异而获得的选择，称为生理选择性。如果除草剂易被植物吸收与输导，则植物表现为敏感，反之植物表现为不敏感。不同植物的发芽、幼苗出土特性不同，根芽形态存在差异，角质层发育程度不同，它们吸收除草剂的能力也就不一样。另外，不同的生理代谢也影响到吸收能力。如2,4-D在禾本科与阔叶植物之间的选择性，部分原因就是由于这两类植物吸收该药的能力差异而造成的。除草剂的选择性原理•5．生化选择性：不同植物通过一系列生物化学变化而产生的选择性。如除草剂本身对植物无毒，但经吸收代谢而成有毒物质则被杀死；或除草剂本身对植物有毒，但经吸收代谢而成无毒物质则被生存，上述称之为生化选择性。如烟嘧磺隆对玉米的选择性是由于烟嘧磺隆被玉米吸收后，能迅速降解。敌稗在稻与稗草之间的选择性是由于在稗草中的酰胺水解酶的浓度远低于稻株中的浓度。该酶能将敌稗水解成无毒物质。培育抗除草剂作物主要是利用生化选择性，将抗性基因导入作物使作物获得抗药性。培育抗除草剂作物主要利用如下三种途径：一是改变靶标的敏感性（导入不敏感的靶标酶），二是提高作物降解的能力（导入降解酶），三是增加靶标酶的量（导入催化靶标酶合成的酶）。除草剂的选择性原理•6．利用保护物质获得选择性：选择性差的除草剂，可以通过保护物质而获得选择性，例如落叶松种子，可用吸附性能强的活性炭处理，从而避免或降低氟乐灵等除草剂的药害。•安全剂对安全剂的作用机制目前有4种假说来解释其作用模式：①安全剂可能干扰除草剂的吸收和传导；②安全剂可能与除草剂受体和靶标位点竞争；③安全剂加强除草剂在作物体内的代谢；④以上几种作用模式联合作用。在以上4种假说中，结构活性理论、谷胱甘肽轭合论和羟基化作用是三种较为普遍的作用机制解释。除草剂的选择性原理•7．用适当的施药技术获得选择有些对苗木有毒的除草剂，在生产期可用定向喷雾法、防护设备、涂抺法，使药液接触不到苗木而达到用药安全的目的。•8．采用生物技术获得选择性：抗除草剂基因导入，可使苗木有不受除草剂毒害的能力，从而获得选择性。杂草对除草剂的吸收•除草剂对杂草产生毒害，首先必须进入杂草体内，杂草吸收除草剂的主要部位是叶、茎、幼芽、胚轴等•1、叶部吸收：增加润湿剂可以促进除草剂渗透叶表蜡质层，调高杀草活性•2、根部吸收：土壤处理大都为根部吸收，因新生根无蜡质与角质层保护，吸收极性化合物较易，且光照强度大，吸收较好•3、芽部吸收：种子萌发出土过程中的胚芽鞘或幼芽吸收，如氟乐灵对禾本科杂草除草剂的作用机理•除草剂被植物根、芽吸收后，作用于特定位点，干扰植物的生理、生化代谢反应，导致植物生长受抑制或死亡。除草剂对植物的影响分初生作用和次生作用。初生作用是指除草剂对植物生理生化反应的最早影响，即在除草剂处理初期对靶标酶或蛋白质的直接作用。由于初生作用而导致的连锁反应，进一步影响到植物的其它生理生化代谢，被称着次生作用。（一）抑制光合作用•光合作用包括光反应和暗反应。在光反应中，通过电子传递链将光能转化成化学能储藏在ATP；在暗反应中，利用光反应获得的能量，通过Calvin-Benson途径（C3植物）或Hatch-Slack-KortschaK途径（C4植物）将CO2还原成碳水化合物。除草剂主要通过以下途径来抑制光合作用：抑制光合电子传递链、分流光合电子传递链的电子、抑制光合磷酸化、抑制色素的合成和抑制水光解。抑制光合作用•1.抑制光合电子传递链约有30%的除草剂是光合电子传递抑制剂，如三氮苯类、取代脲类、尿嘧啶类、双氨基甲酸酯类、酰胺类、二苯醚类、二硝基苯胺类。作用位点在光合系统II和光合系统I之间，即QA和PQ之间的电子传递体B蛋白，除草剂与该蛋白结合后，改变它的结构，抑制电子从QA传递到PQ，使得光合系统处于过度的激发态，能量溢出到氧或其它邻近的分子，发生光氧化作用，最终导致毒害。光合电子传递链（Z图示）抑制光合作用•2.分流光合电子传递链的电子联吡啶类除草剂百草枯和敌草快等是光合电子传递链分流剂。它们作用于光合系统I，截获电子传递链中的电子，而被还原，阻止铁氧化还原蛋白的还原即其后的反应。这类除草剂杀死植物并不是直接由于截获光合系统I的电子造成的，而是由于还原态的百草枯和敌草快自动氧化过程中产生过氧根阴离子导致生物膜中未饱和脂肪酸产生过氧化作用，破坏生物膜的半透性，造成细胞的死亡。抑制光合作用•3.抑制光合磷酸化到目前为止，还没有商品化的除草剂的初生作用是直接抑制光合磷酸化的。但有些电子传递抑制剂如二苯醚类、联吡啶类和敌稗等，在高浓度下也能抑制光合磷酸化，使得ATP合成停止。光合磷酸化抑制剂，也叫解偶联剂。抑制光合作用•4.抑制色素生物合成在类囊体膜上，有大量的叶绿素和类胡萝卜素。这两类色素紧密相连，前者收集光能，后者则保护前者免受氧化作用的破坏。抑制这两类色素中任何一种的合成，将导致植物出现白化现象。有多种除草剂如吡氟酰草胺、氟啶草酮、苯草酮、苄胺灵、广灭灵抑制类胡萝卜素生物合成，但不同的除草剂的作用靶标酶则不尽相同。大多数类胡萝卜素抑制剂是抑制去饱和酶（八氢番茄红素去饱和酶和5-胡萝卜素去饱和酶）。广灭灵不抑制去饱和酶，其作用位点在异戊烯焦磷酸与牻牛儿基焦磷酸之间。类胡萝卜素合成受阻导致叶绿素遭到破坏，植物出现白化现象。抑制光合作用电子传递链（ETC）NADH→NADH脱氢酶→‖Q→细胞色素bc1复合体→‖Cytc→aa3→‖O2【氧化磷酸化（或光合