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2012年12月份,我国生产化学农药原药(折百)34.2万吨,同比增长9.97 %。2012年1-12月,全国的产量达35
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申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 2012年12月份,我国生产化学农药原药(折百)34.2万吨,同比增长9.97 %。2012年1-12月,全国的产量达354.9万吨,同比增长19%。 从各省市的产量来看,2012年1-12月,江苏省化学农药原药(折百)的产量达105.58万吨,占全国总产量的29.75 %。紧随其后的是山东省、浙江省和湖北省,分别占总产量的23.25 %、8.47 %和8.34 %。 杀虫剂原药产量同比下降11.96% 2012年12月份,我国生产杀虫剂原药7.92万吨,同比下降29.36 %。2012年1-12月,全国的产量达81.34万吨,同比下降11.96 %。 从各省市的产量来看,2012年1-12月,湖南省杀虫剂原药的产量达24.93万吨,占全国总产量的30.65 %。紧随其后的是江苏省、山东省和湖北省,分别占总产量的29.53 %、9.22 %和8.94 %。 杀菌剂原药产量同比下降7.08 % 2012年12月份,我国生产杀菌剂原药14383.11 吨,同比增长1.86 %。2012年1-12月,全国的产量达143893 吨,同比下降7.08 %。 从各省市的产量来看,2012年1-12月,江苏省杀菌剂原药的产量达60458.42 吨,占全国总产量的42.02 %。紧随其后的是浙江省、安徽省和宁夏回族自治区,分别占总产量的13.92 %、9.39 %和8.74 %。除草剂原药产量同比增长42.55% 2012年12月份,我国生产除草剂原药16.27万吨,同比增长40.74%。2012年1-12月,全国除草剂原药的产量达164.79万吨,同比增长42.55%。 从各省市的产量来看,2012年1-12月,山东省除草剂原药的产量达67.13万吨,同比增长88.65%,占全国总产量的40.74%。紧随其后的是江苏省、浙江省和湖北省,分别占总产量的20.41%、10.27%和9.18%。(摘编自《中商情报网》)
关键词:农药,污染,健康,环境保护
一、农药污染途径
农药的污染途径众多,但农药之所以会造成严重的污染后果的主要原因在于其基本特性,如:农药的理化特性,包括:农药的溶解性、降解性、附着性、渗透性和内吸性等。
1、直接污染
顾名思义,直接污染就是农药的有害部分直接作用于受污染体。农药直接作用于蔬菜瓜果等可食作物的表面,经过长期的生长过程侵入其内部,在进入食物链,就直接危害人体健康。
2、间接污染
所谓间接污染,就是说作物的食用部分并非农药的直接受体,而是农药经由土壤中的水分养料进入作物体内并富集,从而形成农药残留。
3、违规用药
农民为减小作物受病害、虫害等灾害的影响,不仅会违规交叉使用蔬菜上禁用的高毒农药,例如:甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷等。而且还会频繁用药或增高用药量,这些都是造成农药污染的主要途径。
二、农药污染的危害
1、农药污染对人体健康的危害
农药作为农业生产资料对减轻作物病虫害的防治作用是不可忽略的,但是,它也是一把双刃剑,农药在对作物实施保护的同时会才六在作物体内,通过食物链而危害人体健康。科技论文。具体而言,农药可经过消化道、呼吸道及皮肤三条途径进入人体而引起中毒。尤其是有机磷农药,可以通过皮肤进入人体,从而对人体的健康造成危害。某些高效农药,会引起急性中毒,严重者会引发生命危险。
2、农药对生态环境的污染
随着科学技术的发展,农药对生态环境的影响也得到了重视。农药多是以液体喷洒使用的,在喷洒中或使用后,农药中的拥堵成分会随水分一起蒸发到空气中,从而对大气造成影响,如果污染物的含量超过本底值,并达到一定数值就称为污染。如果污染物浓度超过卫生标准或生物标准,就视之为污染或严重污染。而一旦达到污染或严重污染,就势必会对人体健康、其他生物健康及整个生态平衡造成威胁。
3、农药对水环境的污染
水体中农药的来源主要是以下几个方面:向水体直接施用农药;含有农药成分的雨水落入水体;植物或土壤粘附的农药,经水冲刷或溶解进入水体;生产农药的工业废水或含有农药的生活污水等进入水体等。农药的使用时刻都危害着水环境及水生生物的生存,甚至会破坏水生态平衡。科技论文。如密西西比河、莱茵河等一些世界著名河流的河水中都检测到严重的农药超标问题。
4、农药对土壤的污染
土壤中的农药来源有三种情况:第一种是农药直接进入土壤,如除草剂的施用;第二种是防治病虫害喷撒农田的各类农药。第三种是随着大气沉降,灌溉水和植物残体。而农药对土壤的污染主要有两个方面:第一,深入土壤之中的农药会随着养料和水分进入作物体内;另外还会对土壤微生物的生存造成危害
三、农药污染危害与环境保护措施
众所周知,我国是一个农业大国,所以造成了农药使用品种多、用量大的局面。然而,可有人知晓,对作物所使用的农药中70%~80%直接渗透到自然环境中,并对土壤、水甚至是人们一心想要保护的农产品造成污染,从而进入生物链,对所有生物和人类健康都产生严重的、长期的和潜在的危害性。
尽管我国从实施了“预防为主,综合防治”的植保方针以来,在病虫害防治问题上取得了很大的成效,但是,离完全控制化学农药对环境污染的目标还有很远。植保是我们不能放弃的,如何才能使植保的功能兼顾持续增产、人畜安全、环境保护、生态平衡等多方面。采取相对有效的防治措施,充分发挥自然抑制的作用,将有害生物种群控制在经济损害水平下,使经济效益、环境效益都达到相对平衡的程度。
1、建立有害生物防治新思想体系
摈弃传统的以农药抑制作物病虫害的思想观念,由新的、更合理的方法取代。比如生物防治,利用生物防治作用物来调节有害生物的种群密度,以生物多样性来保护生物,使有害生物的在种族密度保持在经济效益所允许的受害范围以内。科技论文。从持续农业观念看,这种方法是十分可行的。不过从技术上看还有待研究与推广。
2、研究开发有害生物监测新技术
要在植物病原体常规监测方法中的孢子捕捉、诱饵植株利用、血清学鉴定基础上开展病原物分子监测技术的研究,采用现代分子生物学技术监测病原物的种、小种的遗传组成的消长变化规律,为病害长期、超长期预测提供基础资料。对害虫的监测也可利用现代遗传标记技术(RFLP’RAPD等)监测害虫种群迁移规律。对于杂草应充分考虑到杂草群落演替规律,分析农作物——杂草、杂草——杂草间的竞争关系,另外还应考虑使用选择性除草剂给杂草群落造成的影响,对杂草的生态控制进行研究。
3、 建立有害生物的超长期预测和宏观控制
为适应农业的可持续性发展,预测、预报应对有害生物的消长变化做出科学的判断,也就是要对有害生物消长动态实施数年乃至十年的超长期预测。要在更人的时空尺度内进行,其理论依据不单单只是与有害生物种群消长密切相关的气候因子,亦包括种植结构、环保要求、植保政策以及国家为实现农业生产持久稳定发展所制定的政策措施。
参考文献:
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[4] 海浪,大协作致力降低农药污染[J].山东农药信息,2010-02
[5] 刘世友,农药污染现状与环境保护措施[J].河北化工,2010-01
随着社会经济的告诉发展,我国对土地的利用强度呈现逐年递增的态势,由此引发的土壤污染问题也开始变得越来越突出和严重。近几年,中国土壤环境质量总体不容乐观,受污染的耕地约占我国耕地总量的 8. 3%.土壤污染会直接导致土壤的组成和理化性质发生变化,破坏土壤的正常功能,最终影响到农作物的生长和质量,造成农产品的污染和减产,导致严重的经济损失。
据环保部门估算,全国每年因重金属污染而减产的粮食高达 1 200 万 t,造成的直接经济损失超过 200 亿元[1-2].土壤中污染物还会通过植物的吸收和食物链的积累等过程进入人体,引起人体急性或慢性中毒,以及产生致畸、致突变和致癌等健康损害。土壤污染已经严重威胁到了人类健康和农业可持续发展,因此,加强土壤的污染防治已成为环保工作的紧迫任务和重要内容。
文献计量学是对各种类型文献的数量、品质、结构和运用上的研究与分析,是研究学科结构、预测学科发展趋势最有效的理论方法之一[3].近年来,土壤修复领域发文量持续增长,但从文献计量角度研究其发展动态的报道较少。本文就此领域的相关文献进行计量分析,以便科研工作者准确掌握该领域的研究现状及前沿动态,了解该领域的整体情况,把握未来的研究方向。
2. 2 土壤修复文献的年度分布
文献的数量在一定程度上反映了该领域的研究水平和发展程度,土壤修复文献的年度分布见图 2.
根据文献计量学理论,对某一学科、某一专题的论文按发表年代进行统计分析可从时间概念上了解该项研究的发展情况[4].国外土壤污染研究是在经历土壤镉污染造成的“骨痛病”等环境事件后,于 20世纪 60-70 年代才步入正轨。与发达国家相比,当时我国的土壤环境问题不突出,相关研究很少。随着经济的发展,我国的土壤环境问题逐渐显现。20 世纪 80 年代,我国开展了全国范围内的土壤背景值调查和环境容量研究等工作。20 世纪 90 年代,土壤环境问题逐渐加剧,1997 年中国环境状况公报指出:“我国耕地污染较重,有 1 000 万 hm2耕地受到不同程度的污染”,引起了国家和学者的重视,并从此成为热点方向。从图 2 可看出: 国内污染土壤修复的研究始于 20 世纪 80 年代,1985-1999 年,年度文献量很少,始终在个位数徘徊。2000 年则是污染土壤修复探讨与研究的转折点,污染土壤修复的研究迅速升温,年发文量直线增长,直到 2011 年,文献量达到了631 篇。随后 2 年的年度文献量基本保持了 600 篇左右的稳定态势。这可能是由于近几年我国土壤及地下水污染加剧,相关报道频频爆出,国家投入大量治理资金进行该领域的研究。
以下内容设计文献范围不再包含专利,而包含会议论文、学位论文、期刊文章,共 3 367 篇。
2. 3 主要作者
土壤修复研究具有一个庞大的作者群体,涉及作者 6 012 名( 包含所有合著者) ,其中发文 20 篇及以上的作者 8 名,10 篇及以上的有 10 名,5 篇及以上的有 29 名,发文仅 1 篇的作者 4 424 名。平均合作度1. 79,即平均每篇文章有约 1. 8 名作者合作完成。
一般来说,某领域的主要研究者就是该领域的核心作者。根据普赖斯理论,核心作者中发文量最多作者所发论文量( Nmax) 与发文量最少作者所发论文量( Nmin) 之间有如下关系[5]:Nmin= 0. 749 × ( Nmax)1 /2( 1)利用式( 1) 计算得出,本领域核心作者最低发文量应为 Nmin= 5. 7 篇,因此可以判定发表 6 篇及以上的作者方可成为本领域的核心作者。从检索结果可知,核心作者共 129 名,占作者总人数的 2. 15%,他们对本领域的发展和进步起重要的作用。但是,核心作者发文占总篇数的 35. 7%,低于理论值 50%,这提示核心作者还需继续提高发文量[6].
2. 4 主要研究机构
研究和分析文献作者所在的机构或单位,可揭示我国土壤修复领域的核心研究机构,而且有助于从侧面了解本领域研究人员的分布情况。
将研究机构中的二级机构归于一级机构,如中国科学院生态环境研究中心归于中国科学院。著录发文机构共 1 067 家。发文 100 篇及以上的机构 3 家,50 篇及以上的机构 10 家,10 篇及以上的机构 94 家,它们是本领域的主要研究机构。在 94 家研究机构中,高等院校 81 家、科研机构 10 家,其发文量分别为2 063 篇和 571 篇。高等院校不仅所占比例大,而且发文量多,在土壤修复方面具有较强的实力。仅1 篇的机构693 家,占机构总数的64. 9%.发文量排在前 10 名的机构见表 2,中国科学院居首位。
2. 6 主要期刊在检索范围内,刊发本领域论文的期刊共 541种。刊发论文量50 篇以上的期刊共3 种,共发文249篇,占期刊发文总数的 13. 4%.限于篇幅,仅列出被引频次、影响因子较高的 10 种主要期刊,如表 3 所示。影响因子常用来评估同一研究领域不同期刊的相对重要程度[6,8] ,但有时未必尽然。在这 10 种期刊中,《农业环境科学学报》( 其前身《农业环境保护》
2. 7 关键词词频分析关键词是揭示论文主要内容的重要方式,是研究主题的高度概括和凝练。利用关键词词频分析可以从成果数量的角度反映出该研究的热点和弱项[10].
近几年,出现了可进行此项分析的文献计量学方法,同时也开始利用高频词汇归纳研究热点[11].在3 367篇文献中,共出现关键词 6 156 个,篇均关键词1. 83 个; 关键词出现 16 519 个次,平均每个关键词出现 2. 68 次。关键词平均频次等于关键词频次除以关键词的个数,此值越高,说明关键词的分布越集中。
出现频次排在前 50 位的关键词见表 4.在污染物种类中,主要有重金属污染、有机物污染、农药污染。含有金属的关键词有“金属矿山”、“重金属积累”、“重金属富集”等,共出现 894 次。在金属污染中,含有镉或 Cd 的关键词有“农田镉污染”、“有机态( Cd) ”等,共出现 314 次; 含有铅或 Pb的关键词共出现 234 次; 含有铬或 Cr 的关键词共出现 146 次; 含有铜或 Cu 的关键词共出现 141 次; 含有锌或 Zn 的关键词共出现 103 次; 含有砷或 As 的关键词共出现 75 次,这说明目前对重金属污染土壤修复的研究较多。含有有机污染、多环芳烃、石油、多氯联苯、有机氯农药、PAHs 等、氯酚、挥发性有机物、VOC的关键词共出现 597 次。含有农药的关键词共出现69 次。( 注: 带引号的名词为精确匹配,不带引号的名词为模糊匹配,下同)在修复方式上,含有植物修复的关键词共出现574 次,含有原位修复的关键词共出现 34 次,含有微生物修复的关键词共出现 71 次,含有电修复或电动修复的关键词共出现 71 次,含有化学修复的关键词共出现 30 次,含有物理修复的关键词共出现 7 次,含有异位修复的关键词共出现 2 次,含有淋溶修复的关键词共出现 1 次。这说明目前我国土壤修复方式以植物修复、微生物修复、电动修复较多,化学修复、物理修复、淋溶修复较少; 在原位修复、异位修复方面,以原位修复研究较多。
土壤修复关键词随年份的分布见表 5.有关土壤修复技术方面的关键词随年份的分布能在一定程度上反应该技术在某一年的热门程度。从表 5 可看出: 关于植物修复的关键词最多,且随年份的增加呈波动中增长的趋势。植物修复是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础,利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来清除环境中污染物质的一项新兴的污染治理技术,具有修复成本低、对土壤无扰动、无二次污染等优点而得到广泛应用 [12],因此相关的研究也较多。
有关微生物修复的关键词从 2004 年起,开始出现,并呈逐年增多的趋势( 近 2 年略有下降) .一般说来,实验室的微生物修复研究,因修复条件较为理想化,干扰因素极少,其修复效果很好。近年来,微生物研究发展较快,给生物修复技术带来了丰富的研究内容和发展前景,相关研究也不断深入,发表的相关的文章也逐年增多。
土壤电动修复是一项新兴绿色原位修复技术,具有经济效益高、后处理方便、二次污染少等一系列优点,正越来越受到科研人员的关注。由表 5 可知: 近年来关键词“电( 动) 修复”不断出现,相关研究不断增多。但是该技术又存在许多不足,如该技术不适用于渗透性较高、传导性较差的土壤; 实验过程中金属电极易腐蚀,修复完成后土壤理化性质发生较大改变等,诸多不足限制了电( 动) 修复土壤的研究与发展,近年来虽然开展了相关研究,但是发表文章仍然不是很多。
关键词“化学修复”从 2000 年到现在不断出现并有逐渐增多的趋势,说明国内学者一直在关注污染土壤的化学修复,但是因为化学修复会破坏土壤性质、容易造成二次污染等缺点,不是研究的热点; 关键词“物理修复”在2003,2011,2012,2013 年分别出现过几次。
关键词“淋溶修复”只在 2009 年出现过 1 次,说明污染土壤物理修复和淋溶修复的相关研究很少,相关学者对此的关注度不高。土壤修复可分为异位修复和原位修复两种形式。原位修复是在不破坏土壤基本结构的情况下进行,由表 5 可看出: 关键词“原位修复”出现的频率比“异位修复”的高得多。原位修复可以对污染物就地处置,使之得以降解和解毒,不需要建设昂贵的地面环境工程基础设施和远程运输,操作维护起来比较简单,还可以对深层次污染的土壤进行修复,具有较好的发展前景,相关研究也会日益增多。
3 结 论
本文检索了 CNKI 中国期刊全文数据库、万方数据与重庆维普数据库,共得到有效题录 3 911 条,采用文献计量学方法进行统计分析。1999 年以前论文数量增长较慢,年度文献量很少,始终在个位数徘徊。 2000 年以后呈急剧增长态势,从 2000 年的 19 篇增加到 2011 年的 631 篇,污染土壤修复的研究已在全国范围内得到关注,该领域具有一个庞大的作者群体,涉及作者 6012 名。《农业环境科学学报》领发文量、影响因子位居首位,《安徽农业科学》刊发 89 篇,位居第二。研究机构中,中国科学院发文量居首位。
论文摘要:果蔬中的农药残留问题成为人们关注的焦点,本文就蔬菜农药残留的危害,并结合相关资料和实际情况介绍了消费者减少蔬菜农药残留危害的方法。
随着生活水平的提高,们开始关注蔬菜的质量问题。温室、大棚等保护地蔬菜种植面积迅速增加、重茬、导致蔬菜病虫害加重,造成每年蔬菜总产量损失20%以上。各地在防治病虫害中,大量使用化学农药。由于大量持续的使用化学农药,使得蔬菜病虫对化学农药产生抗药性,菜农只能加大农药的使用量,农药使用和依赖程度呈现出恶性循环。农药的大量使用,使得蔬菜中农药残留量超标问题突出。本人就蔬菜农药残留的危害和消费者减少蔬菜农药残留危害的方法加以介绍,并提出相应的对应对策。
一、蔬菜农药残留的概念
农药残留(Pesticideresidues),是在农业生产中施用农药后一部分农药直接或间接残存于谷物、蔬菜、果品、畜产品、水产品中以及土壤和水体中的现象。农药残留问题是随着农药大量生产和广泛使用而产生的。目前使用的农药,有些在较短时间内可以通过生物降解成为无害物质,而一些有机氯类农药却难以降解,是残留性强的农药。蔬菜农药残留超标,会直接危及人体的神经系统和肝、肾等重要器官。同时残留农药在人体内蓄积,超过一定量度后会导致一些慢性疾病。由于农药残留对人类和生物危害很大,各国对农药的施用都进行严格的管理,并对食品中农药残留容许量作了规定。
二、蔬菜农药残留标准
目前,我国与蔬菜有关的强制性国家标准35项,涉及农药残留指标58项,农药52种,名称如下:对硫磷、马拉硫磷、甲胺磷、甲拌磷、久效磷、氧化乐果、克百威、涕灭威、六六
六、敌敌畏、DDT、乐果、杀螟硫磷、倍硫磷、辛硫磷、乙酰甲胺磷、二嗪磷、喹硫磷、敌百虫、亚胺硫磷、毒死蜱、抗蚜威、甲萘威、氯菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、氟氰戊菊酯、顺式氰戊菊酯、联苯菊酯、三氟氯氰菊酯、顺式氯氰菊酯、甲氰菊酯、氟胺氰菊酯、三唑酮、多菌灵、百菌清、睡嗓酮、五氯硝基苯、除虫脲、灭幼脲、双甲脒、敌菌灵、异菌脲、代森锰锌、灭多威、克螨特、腐霉利、乙烯菌核利、甲霜灵、伏杀硫磷、2、4D。
三、蔬菜农药残留的危害
目前我国农药年用量为80-100万吨,居世界首位。其中剧毒的有机磷类农药年使用量约占70%,毫克级的有机磷类农药即可致人畜于死地。当农药残留在人体中达到一定的数量,不为人体所分解时,将无法避免地发生各种病变。急性中毒,导致死亡、终身残疾。亚急性中毒:致癌、致畸(畸胎和畸形儿)和致基因突变(损伤生物的遗传物质,导致不可逆诱变的作用),损害人体的重要脏器。慢性中毒,农药残留更为可怕的是使人在不知不觉中慢性中毒。慢性中毒作用包括神经、生理、生化、血液、免疫和病理等方面。危及青少年、儿童成长发育,影响胎儿正常发育。导致神经系统失调,破坏人体器官生理功能,内分泌紊乱,引起妇女经血失调及面部生出各种斑痕。引发中老年人各种疾病。
四、减轻蔬菜农药残留危害的方法
农药残留有两种形式,一是附着在蔬菜、水果的表面;一种是植物在生长过程中,农药直接进入蔬菜、水果的根茎叶中。以下几种方法能有效去除蔬菜农药残留:
1、浸泡水洗法
蔬菜污染的农药品种主要为有机磷类杀虫剂,有机磷杀虫剂难溶于水,此种方法仅能除去部分污染的农药。但水洗是清除蔬菜水果上其它污物和去除残留农药基础方法。一般先用水冲洗掉表面污物,然后用清水浸泡,浸泡不少于10分钟。果蔬清洗剂可增加农药的溶出,所以浸泡时可加入少量果蔬清洗剂。浸泡后要用流水冲洗2-3遍。
2、臭氧降解法
臭氧处理是现在应用较多的一种降解农药的手段。臭氧是一种强氧化剂,在水中有极强的氧化分解能力,臭氧在水中发生还原反应,产生氧化能力极强的单原子氧(O)和羟基(OH?),瞬问可分解水中的有机物质。它可选择性的与化合物中杂原子发生反应,主要使农药分子化学键断裂,生成小分子产物挥发或溶于水中。由于大部分农药本身含有杂原子,所以容易被臭氧降解。它不仅能够破坏马拉硫磷、乐果等有机物分子结构中的烯炔、炔烃等碳链,而且对其基团有着强烈的氧化作用。这种打断连接键和基团氧化的双重作用使得上述物质的分子结构发生彻底改变,从而起到解毒、降解农药残留的作用。
3、碱水浸泡法
有机磷杀虫剂在碱性环境下分解迅速,所以次方法是有效的去除农药污染的措施。可用于各类蔬菜瓜果。方法是先将表面物污冲洗干净,浸泡到碱水中(一般500毫升水中加入碱面5-10克)5-15分钟,然后用清水冲洗3-5遍。
4、有机磷降解酶
有机磷降解酶可与蔬菜、水果等农产品表面残留的农药发生化学反应,能破坏剧毒成分的结构,使剧毒农药瞬间变为无毒、可溶于水的小分子,以达到果蔬的迅速脱毒,这种降解酶做成的洗涤液对环境不会有二次污染。使用发酵液和不同的酶制剂能有效去除农作物表面的农药残留污染,而且酶促反应速度快,专一性高,酶与底物作用不需要摄入机制。
上述几种化学方法都可以有效去除果蔬农药残留,每种方法都有其适用的对象和范围,我们在使用时应根据具体情况来选择,以达到去除的最佳效果。
参考文献:
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论文摘要异株克生是广泛存在的自然现象,它既存在于不同杂草种群之间,也存在于杂草与作物之间,还存在于杂草同种不同个体或作物与作物之间。阐述了异株克生现象的原理,总结了异株发生现象在杂草防治和农业上应用的途径和意义,并针对异株发生现象的弊端,提出了应对措施。
异株克生这一概念最先由奥地利科学家Molish(1937)提出。异株克生(Allelopathy)是植物(供体)向农业生态环境中释放的化学物质对其他植物(受体)产生的毒害作用,即一种植物对另一种植物萌芽、生长及发育所产生的有害影响。供体释放的化学物质称作异株克生化合物(Allelopathins,Allelo-chemicals),化合物直接毒害受体时称作真克生;而供体释放的化学物质或供体的残体通过微生物等分解产生的物质毒害受体时,称作功能性克生。
Grummer(1955)提出将异株克生分为4类:①抗生作用,微生物产生抗生素对其他微生物发生作用;②植物杀菌素,更高级的植物分泌杀菌素对微生物发生影响;③凋萎影响,微生物分泌凋萎物质对比其更高级的植物产生影响;④高等植物的相互影响,高等植物产生化学物质对其他高等植物产生影响。
1984年,Rice在《Allelopa-thy》中将其较完整的定义为:植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物的有利或不利的作用。起异株克生作用的物质称为异株克生物质。到目前为止,植物体内已发现的这类物质包括:有机酸类、醛类、芳香族酸、简单不饱和内酯、香豆素、醌类、类黄酮、生物碱、长链脂肪酸、乙醇等。这些物质,有的是单独起克生作用,有的则需经土壤微生物作用后才有异株克生效果。
异株克生作用是自然界存在的一种普遍现象,它既存在于不同杂草种群之间,如小飞蓬产生C10聚乙炔甲酯抑制豚草种子发芽;也存在于杂草与作物之间,如野燕麦的根系分泌出莨菪碱(Scopo-lamine)及香草酸等抑制小麦的生长发育,小麦的根系分泌物抑制白茅的生长;还存在于杂草同种不同个体或作物与作物之间,如小飞蓬根腐烂产生的他感作用抑制其幼苗的生长,腐烂的小麦残体抑制玉米的生长。老桃园残留桃树皮中扁桃苷的降解产物氰化物对新种植的桃树有毒害作用。玉米、黑麦、烟草植株分解过程中能产生抗真菌化合物,这些作物的残体在土壤中接近杂草种子时,便可防止种子腐烂,使其保持生命力。
异株克生化合物在杂草治理中起着重要作用。有研究表明:在耕地再生的假高粱与向日葵含有的抑制物质能抑制许多其他杂草发芽。因此,应该使用合理的作物布局与作物轮作、选育抗病、抗草的作物品种与种植制度。
1异株克生作用在杂草防治和农业中的应用
1.1作物与杂草之间的克生
有研究表明:对禾谷类作物水提物的研究发现(1989),大麦、燕麦、小麦提取液至少含有5种芳香族酸和一些胺类,它们能使森林杂草覆盖地上部干重分别降低10%、40%和68%。埃及科学家Hassan于1993~1996年开展了水稻与稗草的异株克生关系的研究,发现约有30份材料可以控制田间稗草50%~90%的生长。Putnam(1990)认为燕麦残体可以释放对杂草有克生作用的化学物质DIMBOA(2,4-二羟基-1,4-(2H)苯丙恶嗪-3)及其代谢产物BOA((3H)-苯丙恶唑啉酮),而土壤真菌可将BOA转化成另外一种物质,对杂草的毒性比前者高10多倍。我国李善林等报道(1994),小麦能通过颖壳中的苯甲酸的克生作用抑制白茅的生育。而杂草对作物的影响不仅表现在与作物争夺水、肥、光等生活因子,其产生的异株克生物质也是影响作物生育的一个重要原因。Holm(1984)发现将马唐种子与水以1∶16.7(w/v)提取24h,提取物可明显抑制花生、大豆等作物的发芽,Qasem的研究表明(1993),藜属(C.murale)的地上部水提物原液可抑制大麦、小麦、茄子、甘蓝、胡萝卜、辣椒的发芽,反枝苋地上部水提物原液可抑制茄子、甘蓝等蔬菜的发芽及生长。
1.2作物与作物之间的克生
我国马永青等研究麦秸覆盖对玉米生长的影响时发现(1993),麦秸与水按1∶10(w/v)提取24h的提取液对玉米发芽有明显克生影响,玉米胚芽生长也受抑制。麦秸覆盖土壤对下茬玉米发芽率、株高、重量及叶面积均有不同程度的影响,这一影响可能是作物释放的异株克生物质可在土壤中残留,从而影响下茬作物的生长。在国外有人将成熟向日葵切碎,以32t/hm2鲜重混入土壤表面,结果可使棉花的发芽率降低至86.0%。
1.3杂草与杂草之间的克生
对杂草之间异株克生作用的研究报道较少。Hagin(1989)发现,偃麦草体内可分离出5-羟基吲哚乙酸和5-羟基色氨酸,这些物质对其他杂草生长产生抑制作用。Martin(1994)等的试验表明,狗尾草和马唐可使多花黑麦草种子发芽率降低50%以上。杂草之间除了抑制作用以外,还具有促进作用。Kazinczi发现(1991),苘麻的水提液及酒精提取物可促进反枝苋种子发芽。
2异株克生化合物在杂草治理中的应用
2.1异株发生现象利用的途径
(1)直接利用具有克生作用的植物体或微生物体作为除草剂,但这种方法效果并不理想。
(2)采用植物化学的研究手段,对具有克生活性的次生代谢物提取、分离、鉴定,进而人工合成或化学修饰,既可以直接利用,也可能成为新化学农药的先导化合物。稻田除草剂艾割就是国外从桉树的次生代谢物中提取分离仿生的先导化合物,桉树含有1,8-桉树脑。Mnller等发现其是鼠尾草等植物的主要克生植物,为此,人们开发了新除草剂Cinmethylin。但是在国内除草剂方面还局限于提取、分离、鉴定阶段,尚未能形成成熟的产品。
(3)利用生物技术进行异株克生基因的转移,将代谢途径或某一关键步骤导入目标作物中,可提高作物的异株克生潜能;或者利用转基因技术,将优秀的克生资源克隆到作物和覆盖作物体内并表达,使其具有抑制杂草的能力,达到除草目的,在这方面的研究目前都只局限在探索和尝试阶段。
2.2异株发生现象利用的价值与意义
种植业伊始,作物一直受杂草的危害,人类长期为其所困。科学技术发展到今天,除草技术已有长足进步,但全世界的农业生产始终未能摆脱杂草的巨大危害。异株克生作用作为研究发现新克生作用物质及除草剂先导化合物的一条重要途径,它对植物种间关系理论的研究具有极大的推动作用,在生产上具有多方面的应用价值。从抗除草剂机理方面看,这一研究方向有着丰富的资源和广阔的空间。目前可以想象的包括代谢过程的异株克生物质、来自微生物的异株克生物质、来自其他植物的异株克生物质,都可能作为利用的资源。在创制新农药品种的过程中,也可以借鉴异株克生物质的成果,有目的地开发作物己经具备抗性的化合物,提高新农药研制的效率,推动农药工业的发展。近年来,应用先进的分子生物学技术,人们己分离出许多的异株克生物质,如各种器官或组织异株克生化合物生物合成途径的关键技术等。此外,利用异株克生现象能克服常规育种的盲目性和耗时等缺点,加强了人类对作物定向改造和设计的能力;从根本上解决了除草剂的选择性问题,最大限度地发挥现有除草剂的经济效益。异株克生作用和生物除草剂的改良,减轻了环境对化学除草剂的负荷,可能开发出更优秀的产品。异株克生作用的出现有力地促进了综合防治(IPM)理论的发展。异株克生作用的大面积推广在提高粮食产量、简化农业生产环节、节约能源和水、降低除草剂的研制与开发成本等诸多方面将产生巨大的环境、经济和社会效益。
3异株克生现象的弊端
3.1异株克生化合物对环境的影响
异株克生化合物作为一种农药使用时,同样也有其作为农药的一些不利的特征。首先,其具有一定的挥发性,施用后会被周围的植物吸收或经露水浓缩后被吸收,可能对敏感非靶标植物产生药害;其次,其同样具有淋溶性,通过降雨、灌溉、喷雾等使之进入土壤、河流和地下水等。3.2对植物生理与生化影响
异株克生化合物来源于植物的根、茎、叶、花、果实及种子。由于它对植物的生理生化方面的研究较少,它在植物的养分吸收、细胞分裂、光合作用、呼吸作用、酶活性和蛋白质合成等方面的影响还有待进一步研究。
3.3浓度变化的不规律性
其作为农药使用时,定量施用后,并不一定象除草剂那样随时间的延长浓度呈一定规律的降低,而是处于植物(供体)—土壤—植物(受体)的变化系统中,作用对象和浓度在不断调整,对植物影响的系统研究仍是空白。
3.4异株克生化合物的提取、分离、鉴定和检测技术不成熟
由于异株克生化合物种类繁多,含量甚微,在一个复杂混合群体,如何提取、分离、鉴定和检测的问题同样有待进一步研究。同时还必须考虑静态和动态有效性。
3.5移动方式的多样性
经物理化学过程而降解、吸附;经土壤微生物的呼吸作用或代谢过程而失去毒性;在外界因素作用下发生化学结构或构象的变化。
3.6安全性
与其他农药产品一样,异株克生物质同样受到安全性质疑。在开发和使用异株克生物质中也确实存在一些安全性问题。异株克生物质可能引发的生态安全性问题有以下几方面:①由于异株克生物质的使用,能否导致杂草抗性的增强;②对野生植物群落和天敌的潜在影响;③使用异株克生物质后,作物的品质及毒性等问题具有不可预知性;④能否产生交互抗性;⑤施用异株克生物质后,其残留浓度对人、畜是否安全。
4对异株克生现象弊端的应对措施
(1)在把用异株克生化合物作为农药前,先调查周围的非靶标植物是否对其具有敏感性。因此,同一种异株克生化合物农药并非适用于任何地方。
(2)针对不同的环境和不同的植物,调整不同的异株克生化合物浓度。进一步研究植物(供体)—土壤—植物(受体)系统的变化。
(3)提高异株克生化合物的提取、分离、鉴定和检测技术,使之能广泛应用到农业中去。
总之,植物之间存在的异株克生效应是非常普遍的。尽管其中的许多机理尚未揭示清楚,但已经取得了不少研究成果,这些成果的运用定会产生出极大的经济和生态效益,为杂草的防治研究提供新的发展趋势,并将对我国乃至全世界农业的发展起着推动作用,为科学务农提供科学依据。
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