作者：黄石旺 刘正日 陈和春 周向平
【摘 要】针对现代农业发展中除草剂使用量日益增加的趋势,分析了长期大量使用除草剂对农作物、杂草、水、土壤等生态环境因子和人畜的影响,提出减轻除草剂危害的对策。
【关键词】现代农业;除草剂;危害;对策
由于使用除草剂可以节省人力,降低劳动强度,提高杂草的防除效果,利于机械化作业,随着现代农业的发展,除草剂越来越受到人们的青睐。由于除草剂的不当使用,导致农作物发生药害的事件时有发生。河南、河北、山东等地,近几年每年都有大面积麦苗发生药害的情况,河南的麦棉套作区,棉花栽培面积持续下滑,由100万～120万hm2降至2009年的13.3万hm2。除草剂的药害还表现在对烟叶、大豆、玉米、花生等其他经济作物上[1]。为此,对除草剂的药害情况进行分析,提出防止对策,以实现除草剂的科学施用。
1除草剂的危害
1.1引起作物的药害和病害
很多除草剂分解较慢,在土壤中的残留时间长,对当季或后茬作物造成药害,影响作物产量和品质。比如:甲磺隆有效成分用量超过7.5 g/hm2,须间隔24个月才能种茄子、辣椒、番茄、甜菜、西瓜、南瓜、洋葱等,须间隔36个月才能种马铃薯。绿黄隆有效成分用量15 g/hm2,须间隔24个月才能种茄子、辣椒、白菜、萝卜、胡萝卜、甘蓝、卷心菜,须间隔36个月才能种甜菜。二氯喹啉酸(快杀稗、神锄)有效成分用量106～177 g/hm2,须间隔12个月才能种植西瓜,须间隔24个月才能种辣椒、茄子、胡萝卜、芹菜、香菜。阿特拉津(莠去津)有效成分用量超过350 mL/hm2,须间隔24个月才能种茄子、辣椒、南瓜、西瓜,洋葱、番茄、马铃薯、甜菜等蔬菜,须间隔40个月才能种黄瓜[2]。
河南省正阳县,2009年西瓜感染花叶型病毒的面积近3 333.33 hm2,占西瓜总面积的1/3;烟叶感染此类病毒的有3 333.33 hm2,占烟叶面积的1/2;蔬菜感染面积也接近1/2。据农业专家判定,此病毒病发生的直接根源就是乙草胺等除草剂的副作用导致作物根系损害,抗性降低[3]。
1.2影响作物光合作用和代谢
大部分除草剂使用后不仅对敏感植物产生抑制作用,对作物的光合作用也会产生一定影响。
辛明远等1985年报道,氟乐灵对大豆出苗后生育和根瘤的形成及其固氮活力均有不同程度地抑制。刘井兰等用除草剂二氯喹啉酸、丁草胺处理水稻后发现水稻植株体内蔗糖含量均比对照明显下降,抗虫性也下降;袁树忠也发现丁草胺、乙草胺、异丙甲草胺等10种除草剂处理水稻后水稻叶鞘中蔗糖含量均比对照下降,植株营养状况下降不利于水稻对病、虫的抗性。
张育平等研究发现,推荐剂量的莠去津对核桃幼苗叶片中可溶性糖和叶绿素含量的影响持续时间长且抑制作用强,药后25 d抑制率仍达32.50%。
梁建萍等使用苯磺隆推荐剂量后10 d,枣树新梢生长量、叶面积和叶绿素含量分别降低44.71%、28.85%和31.50%。草甘膦甚至会使抗草甘膦大豆的叶绿素含量和光合速率下降,而且10%草甘膦水剂抑制作用更明显;彭永康用0.1 mg/L莠去津处理水稻也得到水稻叶绿素含量下降的类似结果。
彭永康用0.1 mg/L莠去津处理后水稻可溶性蛋白下降27%,而且根尖分生组织中2种新的蛋白质组分诱导产生,8种蛋白质组分消失,1种叶绿体蛋白质组分消失,3种蛋白质组分含量减少;王鑫也报道了除草剂速收会对胡麻的硝酸还原酶活性产生一定的影响。还有研究表明,除草剂是最容易影响植物次生物质代谢的农药。
1.3降低作物抗性和营养成分含量
除草剂的使用对作物造成一定的逆境条件,当除草剂进入到作物体后,能引起作物叶鞘SOD活性上升,这种逆境条件下保护酶活性的增强使活性氧自由基维持在较低水平,但是随着时间的推移,作物合成SOD的能力下降,当不足以将几种除草剂刺激产生的超氧阴离子清除时,就会导致SOD活性下降,过氧化有害物质积累增加,细胞膜系统遭到破坏,从而降低作物的抗性[4]。
农田喷施除草剂后,除草剂的成分不可能全部被杂草所吸收,而是绝大部分除草剂都游离存在于土壤中。农作物在生长时吸收养分的过程中,就会把这些游离存在于土壤中的除草剂成分部分吸收,致使农作物秸秆和果实中有一定量的除草剂成分蓄积。虽然农作物在生长过程中看不出有什么异样,不会象杂草那样死亡,但吸收除草剂的农作物其生物组织会遭到一定程度的破坏,无法合成其应具备的某一种营养元素,从而导致作物果实中的某些营养成分缺失。
1.4引起杂草及其他生物群落发生变化
长期使用单一除草剂后,由于环境的变化,农田杂草群落逐渐演替,使得原来危害较小或者处于次要地位的杂草迅速演替为优势杂草。如美国西部的禾本科杂草发展成为严重的问题就是与2,4-D类除草剂长期广泛使用分不开[5]。
巫厚长的研究表明,施用除草剂降低烟田植物群落的多样性,破坏捕食性天敌;特别是蜘蛛类天敌的栖息和隐蔽场所,使它们的个体数明显下降,削弱对害虫的制约能力,优势种害虫蚜虫的种群数量明显增加,引起害虫大发生的可能性增大。
除草剂广泛用于烟田除草,它有可能打破烟田天敌和害虫种群数量的平衡,使主要害虫消长规律产生变化或引发次要害虫上升为主要害虫[6]。
1.5杂草抗性与交互抗性日益严重
1968年首次发现欧洲千里光对西马津的抗性以来,至今全世界已发现260种杂草抗性生物型,它们几乎抗所有类型的除草剂,其中对ALS抑制剂的抗性发展最迅速。1978年首次报道,刺莴苣的连作小麦田连用绿磺隆5年产生抗性,至今在美国、加拿大、澳大利亚及其他国家已发现26种单子叶植物、47种双子叶杂草对ALS产生抗性。
近年来,稻田杂草对除草剂的抗性日益突出,据初步统计,已产生抗性的杂草达21种,它们不仅抗酰胺类的除草剂敌稗和丁草胺,而且还抗硫代胺基甲酸胺类除草剂中的杀草丹、草达灭、二氯喹啉酸;更重要的是对磺酰脲类除草剂的抗性与交互抗性。1992年在美国加州稻田发现异型莎草、慈姑对磺酰脲除草剂产生抗性,其后,先后在日本、菲律宾、马来西亚、澳大利亚、葡萄牙等国发现稻田主要杂草对磺酰脲除草剂的抗性与交互抗性,涉及除草剂有苄嘧磺隆、吡嘧磺隆、乙氧嘧磺性隆等多个稻田广泛使用的品种。最近在韩国发现雨久花、鸭舌草、母草、节节菜及萤蔺等对磺酰脲产生抗性,而异型莎草不仅对用于稻田的许多品种具有交互抗性,而且对咪唑啉酮及嘧啶水杨酸类除草剂也产生交互抗性[7]。
1.6降低土壤肥力
陈先茂的研究表明,稻田施用除草剂会降低土壤中真菌及放线菌数量,尤其是在孕穗、抽穗期后更为明显。另外,施用除草剂还降低土壤中脲酶的活性,影响土壤中氮的转化,而且施药量越大影响越大;加量施用也会降低蔗糖酶、过氧化氢酶的活性[8]。
姚斌的研究表明,较高浓度的除草剂阿特拉津施入土壤后对土壤微生物生物量产生一定影响,除草剂施入初期(0～7 d)土壤微生物碳、氮显著降低,随培养时间推移土壤微生物量有所恢复:7～14 d阿特拉津除草剂处理土壤微生物量测定值达最大,14 d后微生物量有所下降,30 d以后土壤微生物量变化趋于稳定[9]。
化学除草剂的使用在有效防除杂草的同时,也在一定程度上降低土壤中微生物的数量及土壤中一些酶的活性,从而影响土壤质量及供肥能力,且施药量越大影响越大。
1.7污染地下水
欧洲由于使用除草剂时间较早,且比较普遍,现在欧洲水系的农药污染事故很普遍,仅莠去津、苯达松、绿麦隆、敌草隆、异丙隆、2甲4氯丙酸和西玛津这几种有效成分就使50%～100%的地下河流受到严重污染,10%的地下水受影响。
绿色和平组织在法国调查指出,除草剂残留物对法国西部187个县和城镇的地下饮用水造成污染,法国联邦参议院已要求联邦政府在水厂取水地区禁止使用“敌草隆”。
1.8人畜患病机率大大增加
有人曾做过对比试验,同样的玉米种,在同一个地方、同样施肥的两块田,一块是用“除草剂”除草,另一块是人工锄草,同时用这两块田所得的玉米喂养2组鸡,其结果有很大差异。用人工锄草的玉米饲喂的鸡,其长势良好,产蛋正常;用“除草剂”除草的玉米所饲喂的鸡,则表现为摄食异常,常有萎靡不振,并出现严重的相互啄羽现象,成鸡则表现为食欲不振,产蛋率下降,甚至出现不能产蛋的现象。把这2种玉米混在一起喂鸡,鸡竟然能分辨出哪个是人工锄草的玉米并先吃掉,对剩下的药物除草的玉米直到十分饥饿时才肯去吃。
由于“除草剂”在植物秸秆、田间杂草和粮食中有一定量的残留,人、畜在日常生活中又不得不消耗这些物质,从而致使“除草剂”成分在人、畜的体内蓄积,少量时并没有什么现象显现,当体内蓄积超量(超过机体承受能力)或机体免疫力降低时,立刻就会产生难以救治的病变,其后果是难以挽回的。
越战期间,为打击在山林间作战的越共部队,美国空军向越南喷洒了约8 000万L落叶剂,其中绝大部分是橙剂。如今战争虽已远去,但仍有约300万越南人正遭受着橙剂引发的癌症、基因变异等疾病的折磨,成为威胁他们生命、难以抚平的伤痛。
据俄罗斯越俄热带中心公布的分析结果指出,橙剂对人的健康危害是长久的,不但当年参战的越南老兵和身处橙剂污染地区的普通民众深受其害,他们的子孙后代也难以摆脱橙剂恶魔的影响。生活在橙剂污染地区的孩子出现病变,受橙剂影响的妇女容易流产,胎儿也易出现畸形。该中心认为,美军喷洒的橙剂还毁坏了越南10%的森林,橙剂的危害不只20年,可能长达100年以上。
2对策
2.1制定除草剂残留标准的相关法律法规,限制和减少除草剂的使用
欧盟许多成员已经禁止在地面上使用污染水的农药有效成分。法国从2002年9月起禁止销售莠去津和西玛津,并从2003年6月起禁止使用;比利时最近已经限制使用莠去津、敌草隆和西玛津。大多数成员国正等待欧盟按照91/414法令对这些有效成分的审查结果。
1996年我国农药的总产量为35.1万t,除草剂为4.7万t,占总产量的13.4%;2006年我国农药总产量为130万t,其中除草剂的产量为38.68万t,占总产量的29.9%。
根据嘉肯咨询统计数据,2008年我国化学农药累计产量为190万t。分类产品中除草剂为61.6万t,占32.4%,同期,出口除草剂22.26万t。我国已成为世界第二大农药生产因以及出口大国。如此大的除草剂产量和使用量,如不用法律来规范,势必产生严重的后果。
2.2加快除草剂的研究步伐,研制新型无公害除草剂
根据生产需要研制选择性强、无公害的除草剂是科研工作者责无旁贷的任务。因此,各级政府部门要提高对科研工作的认识,高度重视科研对生产和人们生活的影响,为科技工作者创造有利的工作条件和生活条件,提高科技工作者待遇,加大科技奖励力度,充分调动科技工作者的积极性和创造性。
2.3加强除草剂生产销售管理,扭转除草剂市场的混乱局面
目前,市场上除草剂五花八门,种类繁多,让人目不暇接,眼花缭乱。相关部门要加强对除草剂的管理,提高上市的标准。政府部门也要加强行业调控,避免乱上项目,恶性竞争。除草剂行业内要加强整合,以求做大、做优、做强。
2.4加强科技宣传,普及有关除草剂的专业知识
加强科学使用除草剂知识的宣传,提高人们对除草剂危害的认识,培训除草剂安全使用常识,使有关人员能正确选择除草剂的种类,科学合理使用除草剂。
2.5加快植保专业化队伍建设步伐,提高除草剂的使用水平
随着现代农业的快速发展,植保专业化队伍应运而生,植保专业化队伍建设是现代农业建设中的一个重要内容,同时也是提高专业化水平、提高科技到位率的有效手段。通过加强植保专业化队伍的培训,装备现代化设备,可有效地控制或减轻除草剂的危害。
3参考文献
[1] 惠聪.专家指出:除草剂药害需引起重视[J].农药市场信息,2010(3):47.
[2] 张振铎,薛争.除草剂的安全使用[J].农业科学实验,2009(8):18.
[3] 乙草胺等除草剂大量施用对秋季农作物有害[J].农药科学与管理,2009,30(6):58.
[4] 李贵,吴竞仑.除草剂对作物生理生化指标的影响[J].安徽农业科学,2007,35(29):9157-9159.
[5] 任康太,杨华铮.除草剂的现状及发展趋势[J].河南化工,1997(6):3-9.
[6] 巫厚长,魏重生,蒯文兴,等.除草剂精克草能对烟田节肢动物群落的影响[J].安徽农业大学学报,2001,28(4):372-375.
[7] 苏少泉.除草剂品种发展、问题及趋势[A]∥2004年中国农药发展年会——农药管理与高毒农药替代战略研讨会[C].2004.
[8] 陈先茂,彭春瑞,关贤高,等.稻田常用化学除草剂对水稻生长及土壤生态影响的初步研究[J].江西农业大学学报,2009,31(5):850-854.
[9] 姚斌,徐建民,尚鹤,等.阿特拉津除草剂对土壤微生物生态特征的影响[J].水土保持学报,2005,19(3):46-49.
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