第三节 除草剂与杂草

一、杂草对除草剂的吸收和传导作用

除草剂必须经杂草吸收后,才能发挥其除草作用。了解各种除草剂在杂草上的吸收和传导特性,有助于掌握适宜的使用技术,达到经济有效的施药目的。

杂草的根、叶、茎、芽是吸收除草剂的部位,同时种子也可以吸收除草剂。用于苗前的除草剂可从萌发种子的胚根和胚芽鞘以及伸长的上胚轴或下胚轴进入,如甲草胺、异丙甲草胺、乙草胺、异丙草胺、氟乐灵等。

1. 叶部吸收与传导

施到叶面的除草剂,必须经叶面的角质层、气孔和叶面破损处进入植物细胞原生质体才能有效地杀死杂草。叶的表皮是由一层活细胞组成的,表皮细胞一般是形状不规则的扁平细胞,侧壁凸凹不齐,彼此互相嵌合,紧密相连,没有间隙。表皮细胞外壁上覆盖一层透明膜状物叫作角质蜡层,它是由表皮细胞分泌的角质在外壁上堆积而成的,具有减少蒸腾和防止病害侵入的作用。角质层由蜡质层和角质组成,是亲脂的(非极性的)。蜡质层由长链烷及一些长链脂肪酸、脂肪醛、脂肪酮、脂肪醇组成。角质由酯化脂肪酸、脂肪醇及一些苯酚组成。角质层里面是细胞壁,细胞壁由果胶束和纤维素组成,其间有胞间连丝、纤维素是亲水的(极性的)。再往里是原生质包括胞间连丝、原生质、细胞质。由于除草剂的亲水性和亲脂性的差别,渗入的部位也不相同,极性除草剂易从叶表皮蜡质层薄的部位进入,脂溶性除草剂易从表皮蜡质层厚的部位进入。除草剂通过极性途径穿过角质层后,可通过胞间连丝进入原生质进行共质体传导,也可通过果胶束、纤维素进入细胞壁进行非共质体传导;同样,除草剂通过非极性途径穿过角质层后,也可通过胞间连丝进入原生质进行共质体传导,还可通过果胶束、纤维素进入细胞壁进行非共质体传导(图1-1)。

图1-1 角质层-细胞壁-原生质结构的叶面吸收作用假设图

1—极性除草剂;2—非极性除草剂

2. 根部吸收与传导

大多数除草剂在土壤中可被杂草的根吸收。除草剂从根部进入杂草有三个途径,即经质外体、共质体和质外—共质体系。经质外体系途径,主要是在细胞中移动,然后进入木质部;经共质体系途径,穿过细胞壁进入皮层和皮层原生质中,通过胞间连丝在细胞间移动,经内皮层、中柱而达到韧皮部;经质外—共质体系途径,基本上与经共质体途径相同。根表面的保护层缺乏蜡质和角质,因此容易吸收极性除草剂,而对脂溶性除草剂吸收困难。在大多数情况下,除草剂通过根的木质部随蒸腾流迅速向上传导,而经韧皮部向上传导是有限的。如除草剂莠去津易被根吸收,而不易被叶吸收;2,4-滴类除草剂则易被叶吸收,而由根所吸收的量少。

3. 幼芽吸收与传导

当杂草的种子萌发后,双子叶杂草的下胚轴或单子叶杂草的胚芽鞘,或子叶不出土的双子叶杂草上胚轴是最容易经表皮吸收除草剂的部位。许多苗前除草剂在种子萌发后就起作用,如氟乐灵、甲草胺、异丙甲草胺等,杂草发芽在出土前即被杀死在土壤中,但对出土后的杂草效果差,甚至无效。

4. 茎部吸收与传导

杂草茎部吸收除草剂的量,与叶、根相比是较少的,这主要是由于它在叶片覆盖下的原因。但对某些叶面积较小,茎粗大的杂草,茎部吸收也起主要作用。茎部吸收可以同时向上、向下两个方向传导,直接破坏韧皮部组织,阻碍水分和营养物质的输送,使除草剂容易发挥除草效果。在木本植物茎部施用除草剂时,可施到下列部位:①树皮上,通常是防治小树和灌木丛;②树皮切割处(切割面方法),为了防治大树;③砍伐后的树桩或树丛上,防治萌条。

二、影响苗后除草剂药效的环境条件

要使苗后除草剂有效地控制杂草,必须使除草剂喷洒到杂草的茎和叶上,渗入叶内,传导到作用部位,并有足够的时间保持有毒状态,以便发挥药效。一般来说,影响除草效果的因素:一是杂草遗传因素;二是杂草生长阶段;三是环境条件。

按一般规律,一年生杂草使用除草剂的最佳时期是幼苗期,多年生杂草在开花至结实之前,对苗后除草剂最敏感。由此说明,每个环境条件要有一个最适点,如温度、光、湿度(包括降雨、湿气、雾、露)、风、辐射、pH值、营养平衡与营养水平等。

在不适宜植物生长条件下,喷洒除草剂可能使耐药性作物表现出较大的药害。最好的效果是杂草被杀死,或严重抑制生长而作物安全或受害轻微,这种轻微药害可能因不良天气条件而加重,严重干旱或急剧降温,可能造成作物与杂草对除草剂敏感。如灭草松用于大豆田除草,在适宜温度下是安全的;当温度超过30℃时施药,大豆会出现明显药害。触杀型除草剂如三氟羧草醚、乳氟禾草灵克、氟磺胺草醚、乙羧氟草醚等在温度高于27℃,空气湿度低于65%高温干旱条件下,可造成严重触杀性药害。

环境因子不是孤立存在的,它们之间是互相影响的。例如云量与日照影响温度、光照、空气湿度与蒸发,而蒸发又反过来影响大气湿度(特别是近地表处)、温度及植物的含水量,光照影响植物大部分生长发育过程。

1. 温度

温度对植物的呼吸有较重要的影响,杂草的呼吸作用随温度的增高而增强,在30~40℃时达到最大值。多种除草剂影响植物的呼吸,温度过高或过低对作物的安全性和除草效果影响较大。

在高温条件下,植物新陈代谢旺盛,对除草剂的吸收和传导加快,控制效果好,但由于高温通过改变根部吸水与蒸腾失水间的平衡,可能使植物维管束系统和根系受损伤而限制水分吸收速度,使作物受害。因此,一些苗后除草剂如灭草松、三氟羧草醚、氟磺胺草醚、乳氟禾草灵等在温度超过27℃时应停止施药。

在低温条件下,植物新陈代谢缓慢,降低对除草剂的吸收和传导速度,不仅药效缓慢,而且除草剂在作物体内的解毒作用差,易产生药害,一般温度低于15℃时,应停止喷洒苗后除草剂。

用2,4-滴处理田蓟,施药后根部保持在7.2℃时不受害,而在32℃时则被杀死。黑龙江省西北部,春季麦田喷洒2,4-滴丁酯防治刺儿菜、大刺儿菜效果较差,主要原因是施药时温度过低造成的。当温度增加到30℃时,能增加多种除草剂的除草效果,如莠去津、2甲4氯、麦草畏、百草枯等。

温度还影响除草剂雾滴的蒸发。施药时,高温能增加除草剂雾滴的蒸发,特别是采用低容量和飞机喷洒除草剂时,许多除草剂雾滴,特别是直径小于100μm的小雾滴,会偏离目标或蒸发,特别是用水作载体的药液蒸发量更大。因此,气温27℃以上,温度过高时也不宜施药。

2. 水分

(1)空气相对湿度 空气相对湿度低有助于杂草茎叶上茸毛发育并形成较厚的角质层及脱水的果胶束,降低茎叶表面的可湿润性和杂草对除草剂的吸收、传导能力。空气相对湿度高,可延长除草剂雾滴在杂草茎叶表面的干燥时间和通过角质层的水化,有利于苗后除草剂的吸收和传导。水化了的角质层容易使除草剂渗入,特别是水溶液,伴随着植物叶部高的水分含量,能使叶内的水连续体接近叶表面。由此为除草剂分子进入质外体,形成了一个连续通路,进入共质体,原生质中较高的膨压,导致原生质流活性增加,并能加快在韧皮部筛管中的传导作用。因此,在高湿条件下,杂草对苗后除草剂的吸收和传导最快。

在相对湿度低的条件下,还增加除草剂喷洒雾滴的蒸发,特别是直径小于100μm的小雾滴,严重影响除草效果。如飞机喷洒除草剂,飞行高度3m,温度20℃,相对湿度80%,直径100μm的雾滴可到达地面;而温度30℃,相对湿度50%,直径100μm的雾滴仅降落1m即全部蒸发。因此,生产上规定长期干旱,相对湿度低于65%时不宜施用苗后除草剂,如要施除草剂必须在喷雾时药液中加入喷液量1%的植物油型的除草剂喷雾助剂。

(2)雨 降雨会使除草剂从叶面冲洗掉,造成明显的损失,带负电荷的除草剂盐(如钠盐),不被角质层表面所吸收,渗入叶内缓慢,这类除草剂又是水溶性的,由于此特点,至少在24h内会被雨水从叶面冲洗掉。带正电荷的除草剂盐(如百草枯)是水溶性的,能被带负电荷的角质层所吸收,不易被雨水冲洗掉。一般除草剂配制成乳油或油乳剂要比水溶剂受降雨影响小,不论降雨防止喷雾液滴干燥与水化角质层而增加除草剂的吸收,还是由于除草剂被冲洗而减少吸收,都取决于降雨量。

喷药后至降雨的间隔时间决定于除草剂的溶解特性及叶面的物理性质等。一般降雨1~2mm,可把水溶性的除草剂从植物叶面冲洗掉,如灭草松、氟磺胺草醚等;降雨5~10mm,可把油溶性的除草剂从叶面冲洗掉,如精吡氟禾草灵、烯禾定、高效氟吡甲禾灵等。

各种除草剂被叶面吸收的速度不同,施药后要求降雨间隔时间也不同。如精吡氟禾草灵、烯禾定、高效氟吡甲禾灵等吸收速度快,施药后2~3h无雨,才有效;灭草松、三氟羧草醚、氟磺胺草醚等施药后6~8h不降雨,才有药效。施药前都要听天气预报,必须根据天气预报来确定施药时间。

(3)干旱 在长期干旱、土壤含水量不足的情况下,会增加植物角质层的厚度与密度,增加茸毛,降低叶面湿润性,使叶面吸收除草剂能力差,同时杂草代谢活动缓慢,降低了除草剂在杂草体内的传导。此时喷洒苗后除草剂,不会收到好的除草效果。

北方在5月下旬至6月中旬经常出现阶段性的干旱,在风速4m/s以下,温度大于27℃,空气相对湿度小于65%,施药时在药液中加入喷液量的1%的植物油型除草剂喷雾助剂,可获得稳定的除草效果,还可降低20%~30%除草剂药量。

3. 风

风直接影响着植物的蒸腾作用,影响苗后除草剂的吸收。大风结合高温或低温可以影响某些除草剂药效,特别是触杀型除草剂。风损伤根、茎与叶,因此增加了植物对除草剂的敏感性。风损伤叶面角质层,特别是尘粒对角质层的摩擦作用,使除草剂易被吸收。风增加植物蒸腾作用和水分散失,致使叶表面喷洒的药液更快地干燥,间接地影响除草剂的渗入,影响除草效果。

当喷洒苗后除草剂时,风可造成喷洒雾滴飘移和挥发损失,因此,在喷洒苗后除草剂时,禁止大风天作业,一般飞机喷洒除草剂风速不超过4m/s,地面机械喷洒风速也不超过4m/s,并应采用适宜的喷洒容量和选择适宜的雾滴直径,尽量控制直径小于100μm的小雾滴产生,以免造成除草剂的飘移和挥发损失。

4. 光

虽然光的影响很重要,但很难和其他环境因子的影响分开,特别是和温度。光照强度、光照期和光周期均很重要,昼夜的日照节律变化影响植物生长发育,一方面是直接影响,另一方面是随黎明与黄昏的光强度变化,而带来的温度、湿度与空气流动方面的变化。

光影响植物对除草剂的吸收,在弱光下生长的植物叶面角质层较薄,除草剂易被吸收。反之,在强光下生长的植物叶面角质层较厚,湿润性降低。

光能影响除草剂在植物体内传导。大多数苗后除草剂随同化产物而传导,因此在没有光合作用的条件下,大多数除草剂不能以较多的剂量离开叶进行传导。光照充足有利于除草剂的传导。

光对许多除草剂可产生光解作用,如2,4-滴、百草枯、莠去津等除草剂。因此,在高强光下喷洒苗后除草剂会降低除草效果。