百枯草在農業發展中的貢獻
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1百草枯的特性
百草枯是一種快速滅生性除草劑，具有觸殺作用和一定的內吸作用，能迅速被植物綠色組織吸收，對非綠色組織沒有作用，在土壤中迅速與土壤結合而鈍化，對植物根部及多年生地下莖及宿根無效。
1.1百草枯除草作用原理
百草枯是典型的光合作用抑制劑，其二價陽離子通過光合系統Ⅰ直接還原為一價陽離子(PQ+)，PQ+迅速將氧還原為過氧化物基并同時產生百草枯二價陽離子，過氧化物通過HABER-WEISS反應產生羥基，從而造成植物細胞死亡。在光照條件下使用百草枯，幾小時后植物綠色組織即可呈現明顯的受害癥狀；在黑暗條件下使用百草枯，待植物吸收藥劑后再置于光下，植物則能迅速、徹底死亡。它能被植物的莖葉迅速吸收進入植物體內，因此噴施百草枯數分鐘后就能耐雨水沖刷。這一特點大大提高了使用百草枯的自由度。
1.2百草枯作用特點
（1）百草枯被稱為精準除草劑，它的特點是對葉綠體層膜有很強的破壞力，一經接觸植物體，就會使其光合作用和葉綠素合成過程立即停止，施藥后數小時必然見效，快速藥效能夠消除雜草的競爭力，讓作物迅速恢復生機，還能防止昆蟲攜帶的疾病傳播給新種植的作物。但該藥無傳導作用，只使著藥部分受害；當同土壤接觸時，即被吸附分解而失去活性，對植物的根部和土壤里潛伏的種子無傷害作用。
（2）見綠就殺，百草枯施藥后能立刻滲入葉片。在強光及高濕度環境中，這種吸收速度還會加快。在溫暖明亮的條件下，只需幾小時便可看到施藥植物明顯枯萎，但在陰暗寒冷的條件下，這可能需要幾天時間。著藥植物的組織會迅速變得枯干或萎黃。因此，只要有陽光、氧氣和葉綠素，百草枯就能以特有的方式快速起效，對作物非綠色組織沒有影響。
（3）觸土鈍化，百草枯接觸土壤后迅速被土壤粘粒、有機質強烈吸附而失去活性。在有機質含量高的土壤中，隨著pH增加，吸附作用增強。百草枯在土壤中的降解受光解和化學分解的影響較小，主要通過微生物降解，細菌、真菌和放線菌均能將百草枯作為碳源和氮源利用；在植物表面和植物體內的百草枯主要通過光化學分解。百草枯的優異特性決定了其應用非常廣泛，可用于免耕種植、果園栽培、快速輪作、直播水稻、摧枯增收等許多領域。
百草枯已在全世界應用近50年，它對長期可持續農業的貢獻并在保護土壤減少有機碳損失等方面獲得很大的收益。促進了農業生產模式的變革。百草枯的使用，給農戶、環境和社會都帶來了很大的效益。無論在發展中國家，還是在發達國家，百草枯都是一種很有價值的、不可替代的除草劑。百草枯的獨特性能使這種除草劑在許多農業領域獲得廣泛應用。早期人們對百草枯的性質并不太感興趣，但科學家們很快就認識到可以圍繞這種非同尋常的性質來設計農業生產方式。其中主要是它的速效，它對根和根莖無效，以及它迅速通過土壤的強吸附作用而失活。最后這一點尤其重要。因為它限制了藥液通過淋溶或在表面滾落造成的移動，消除了所有可能的生態毒性作用。因此，在百草枯殺滅雜草之后能夠迅速重播或移植，極大地縮短了耕作周期。鑒于百草枯的獨特使用效果，它被廣泛地應用于防除玉米、大豆、蔬菜、水稻、果園和荒地等的各種一年生或多年雜草，在棉田和油椰子種植園內也廣泛應用，百草枯也用作谷物、棉花、蛇麻油、甘蔗、大豆和向日葵收割前的脫葉劑，也用于免耕農業上除草和路邊、排水溝、下水道等非農業除草。隨著人們對百草枯使用方法的不斷研究，它的應用范圍也不斷地得以擴展，對農業發展做出的貢獻也將越來越大。
2.1百草枯的應用推動了世界農業種植技術的新發展
2.1.1百草枯的推廣與應用使得農業免耕種植技術得到推廣與大面積應用幾百年來耕種土地一直是農業上必不可少的部分，然而在世界上許多地方過度耕種已經使土壤極易受到風雨侵蝕，土壤侵蝕不只危害可持續農業，而且還會引起其它經濟損失。歐洲有試驗表明，用免耕地代替耕地可顯著減少水的侵蝕和土壤中營養的流失，并由于蚯蚓數量增多而改善土壤結構。上世紀20年代后期提出免耕的方法，但雜草治理仍然是一個問題。60年代引入百草枯使這個問題得到解決。在美國玉米播種可以不經過耕種，用百草枯或百草枯和阿特拉津的混合物來防除雜草這種方法，使山區農民的耕作可以從谷底擴展到坡地，而坡地原先是必須留住永久草地來防止侵蝕的。秋天在坡地上直播黑麥，到了春天黑麥和雜草都在直播玉米之前被百草枯殺死，為此又開發了特殊的播種技術并迅速得到傳播。如今，保護性耕作（包括直播和免耕）在美國占玉米面積近60%，大豆面積的85%。在我國自1993年中國農業部將免耕栽培技術列入全國農業重點推廣項目以來，其應用規模不斷擴大。初步統計，到2005年全國糧食作物免耕栽培面積1600萬hm2，約占全國糧食作物面積的15.4%，其中水稻300萬hm2，玉米700萬hm2，小麥280萬hm2，馬鈴薯48萬hm2。以水稻免耕拋秧為例，2003年，全國推廣應用省、自治區達12個、面積45萬hm2，2004年84.3萬hm2，2005年160萬hm2。我國長江流域麥茬或稻茬免耕種冬油菜，在油菜播種前以及稻茬免耕種小麥前噴灑百草枯，消滅已出土雜草。然后播種油菜或小麥，這種噴藥方法已經大面積使用多年了，很受農民歡迎。
2.1.2百草枯的應用使得作物快速輪作種植技術得以迅速發展百草枯在蔬菜、甘蔗和苜蓿等快速輪作中也起到重要作用，為實現農業可持續生產提供有力幫助。在許多國家的小農田和較大農場使用的新種植制度是甘蔗和苜蓿的輪作。這些農場經常還養有奶牛，苜蓿用來喂奶牛。它的固氮根和奶牛的糞便為甘蔗提供肥料。輪作中百草枯以兩種方式使用：第一種，甘蔗新苗出苗后約15～20天百草枯與激素類除草劑2,4-D桶混使用。雖然百草枯對新出的甘蔗苗有輕微損傷但它能刺激分蘗，雜草防除效果可達45天。在此期間作物株冠關閉，雜草不再有競爭性。第二種方法是在每隔21天收獲的苜蓿地，將百草枯用于收割后的田間殺死或抑制雜草。因為百草枯不會向下傳導所以不會抑制苜蓿莖基的再生長。這個完整的系統在低的肥料投入下不僅大大地減少了農民的勞動量，而且實現可持續生產。我國廣東地區有100多萬公頃土地專用于蔬菜生產，每年接連種植多達8種作物。在這種耕作強度下，作物之間的迅速轉換對生產的最大化是必不可少的。百草枯用于處理雜草和作物殘茬以便于重播或改種，使下茬作物在上茬作物收獲后1天左右就可以播種。現在有40%以上的蔬菜面積用這種方法。百草枯的速效以及在土壤中快速失活是關鍵因素，每年可使各種作物之間的輪作時間節省幾個星期。
2.1.3百草枯的應用促進水果栽培管理技術的提高百草枯廣泛用于果園、香蕉、菠蘿、油椰和橡膠等栽培作物。它的作用方式不要求雜草處于生長盛期，所以如果雜草長出葉片，百草枯即使在冬季使用也有效。在馬來西亞的油椰種植園，競爭性雜草主要是闊葉雜草以及油椰本身的自生籽苗，禾本科雜草則是比較需要的草種。20世紀90年代前期由百草枯改用草甘膦，曾使禾本科雜草消失而闊葉雜草占統治地位，并由于草甘膦對油椰籽苗無效而帶來問題。恢復原來的處理對策減少了難治雜草，促進了禾本科雜草的生長，并且現在也采用折衷的方法，如噴兩遍百草枯與噴一遍草甘膦交替進行。在哥斯達黎加進行的一項研究，對商品化種植和低投入種植的生物多樣性進行了比較。前者已在過去5年中重復施用殺菌劑、殺線蟲劑和除草劑，包括百草枯。低投入田塊上有益寄生蜂的品系較多，但對葉面害蟲的生物防治在兩種情況下都有效。雖然該地區火山灰土中的有機質含量低，但使用農藥并沒有影響土壤呼吸，也沒有減少寄居在枯枝落葉中的無脊椎動物的種類。排水系統的堤岸上經常種有多年生禾本科草或矮生樹木和灌木，它們都可以攔截偶然飄移的藥劑并減少多雨的侵蝕，這種生態環境帶來了良好的生物多樣性，包括兩棲動物蜥蜴和鳥類。百草枯可用于防除種植園的競爭性雜草，留下少許生長旺盛的多年生草，用于再生并控制侵蝕。
2.1.4百草枯的應用促進了直播水稻技術的快速發展用百草枯清潔苗床，縮短了一季水稻與直播之間的滯留時間，促進了水稻直播法。在印度尼西亞和中國的華南水稻產區主要生產方式是每年至少種兩季移栽稻，雖然還有時間種第三季，但因為缺水通常只能再種一季玉米或大豆。然而最近有研究指出，如果是直播稻就可以種第三季。使用百草枯在免耕之前和直播時清潔苗床，可以縮短收獲前一季水稻與直播之間的滯留時間，早一些播種，因而有較長的生長季節，可以得到很好的收成。作物直播也是美國、澳大利亞等發達國家主要采用的種植方式。澳大利亞的水稻幾乎全部采用機械直播。直播水稻在亞洲國家也開始取代移栽稻，如日本、韓國、印度尼西亞、菲律賓、馬來西亞、越南、印度、巴基斯坦、斯里蘭卡等國家已發展到水稻種植面積的10%～50%。
2.1.5百草枯在作物摧枯中應用使增產技術得以實施和發展棉花、大豆、向日葵、馬鈴薯、干豆、苜蓿、亞麻、甘薯、水稻、油菜等多種作物收獲前，種子達到生理成熟時噴施百草枯，可以達到干燥的目的，并有利于收獲。據調查，機械收獲小麥的損失一般可達225～450kg/hm2。新疆沙灣縣農技推廣中心于1999年用20%百草枯水劑催枯催熟試驗，結果表明百草枯可有效促進小麥成熟，減少機械收獲損失，提高機械收割效率，可減少機械收獲損失123kg～427kg/hm2。山東鄒平植保站報道應用百草枯對棉花進行催枯簡便易行，具有理想的省工增收效果，通過測算，每公頃可增產皮棉近185kg，增收節支達3000余元。山東省棉花研究中心報道棉花應用百草枯催熟，加快棉鈴開裂吐絮速度，霜前花產量可提高41.9%～54.7%，對棉花纖維無不良影響，催熟效果優于乙烯利。
2.1.6百草枯應用技術的不斷發展對提高農作物產量貢獻巨大百草枯能及時清除雜草，降低雜草對陽光、水分及養分的爭奪，因此能促進作物生長并提高農作物的產量。根據記錄，百草枯能提高許多作物的產量，包括苜蓿、茶葉、玉米、大豆以及水果和蔬菜等。百草枯能在各種氣候條件下起效，施藥后在15分鐘至一個小時內產生耐雨性，而且植物對它的吸收效果與溫度或土壤濕度無關。它的快速耐雨性使它適用于天氣多變的季節，這一點在世界許多地方顯得非常重要，尤其是熱帶地區。由于其藥效與雜草的主動生長無關，因此百草枯適用于冬季或非常干燥的環境。這能確保及時除草、播種或種植，因此能最大限度降低草害，提高作物產量。
2.1.7百草枯的應用直接降低農民的勞動強度百草枯在全世界的廣泛使用已經讓眾多小農戶以及自耕自食的家庭免除了既耗時又費力的人工除草。百草枯的使用不僅減輕了農民的工作強度，而且給農民和社會都帶來了巨大的經濟效益。在非洲大多數農民擁有的土地不到2公頃，亞洲的情況與此類似。大多數農民的土地在1.1～3.6公頃之間。勞動力最密集的一項任務是人工除草，這一點經常限制了可以成功耕種的土地面積。如在尼日利亞的小農場苗床整地和隨后的除草占整個勞動力投入的56%～74%；在非洲的玉米地占16%～40%，在岡比亞的棉田占57%。這種高勞動力需求不僅限制了家庭種植的土地面積，而且通過行間中耕達到的雜草防除效果可能還不足以防止減產。在非洲、拉丁美洲及亞洲的咖啡種植園中，原來采用人工除草時每公頃土地需要一個人工作10～20天（每季6次），采用百草枯除草后一個人只需工作一天（每季3到4次）。在許多發展中國家，百草枯的使用使婦女和兒童從這些繁重的工作中解脫出來，騰出時間和精力接受更高的教育，并脫離了對農村社區的經濟依賴。
2.2百草枯的應用為全球水土保持和“低碳”農業發展做出貢獻
由于百草枯只在接觸雜草時起效，因此農戶可以控制雜草而不殺滅雜草的根系，這使得百草枯成為保護性免耕系統的理想除草劑。同時，由百草枯應用而興起的免耕法可減少土壤中有機碳的損失。過去100年中大氣中二氧化碳含量已增加近1倍，是全球變暖的重要原因。地球上的土壤擁有大量碳資源，大約相當于所有樹木和其它植被碳貯量的2～3倍，大氣層中碳貯量的大約2倍。所以采用可減少碳損失的耕作系統是十分重要的，因為耕種草地和開墾森林造成的損失是最大的。土壤的過度耕種促使土壤有機質的微生物分解通過無機化導致二氧化碳損失。免耕法減少了這樣的損失可使原始的農業土壤增加有機質含量。使用百草枯便于采用免耕法，從而有助于減少土壤中有機碳的損失，增加有機物，提高土壤對碳的吸附作用，從而減少二氧化碳的排放，增加微生物數量及地表微小節肢動物的數量。給環境也帶來了一定的效益。
3百草枯是解決草甘膦抗性雜草防治的最佳方式之一
當前，全球使用量最大的除草劑品種是草甘膦。草甘膦的大量使用，尤其是抗草甘膦作物的栽種，使得抗草甘膦雜草日益增多，全球已經有15種以上的雜草對草甘膦具有嚴重的抗性，并有20多種雜草已經成為耐草甘膦雜草。草甘膦除草的作用原理主要是通過抑制植物體內烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶，從而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的轉化，使蛋白質的合成受到干擾導致植物死亡。而百草枯作用機理完全不同于草甘膦，是解決當前轉基因作物栽培中雜草防除的一種最佳方式。由于草甘膦或選擇性除草劑的作用范圍不同于百草枯，起效方式也全然不同，因此在兩者互為補充的市場上，最好是兩者交替使用，以避免雜草發生變異和出現耐藥性。同時，在要求除草劑起效迅速、作用部位準確、對作物安全、能保留雜草根系以利于土壤保護的市場上，百草枯沒有替代產品。
4總結
百草枯作為一種快速除草劑已經被全球廣大用戶所認知和使用，對農業可持續發展做出了卓越的貢獻，改變了以前許多種植模式，促進了世界農業豐產、豐收，同時做到保護耕地和使農業環境“低碳”化。只要使用者采取常規防范措施來保護自己、公眾及環境，就可以安全地處理和噴灑百草枯。只要使用得當，百草枯不僅能提供安全、有效的雜草控制，而且能產生巨大的社會和經濟效益，同時能為子孫后代保護好土地。
