百枯草在农业发展中的贡献
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1百草枯的特性
百草枯是一种快速灭生性除草剂，具有触杀作用和一定的内吸作用，能迅速被植物绿色组织吸收，对非绿色组织没有作用，在土壤中迅速与土壤结合而钝化，对植物根部及多年生地下茎及宿根无效。
1.1百草枯除草作用原理
百草枯是典型的光合作用抑制剂，其二价阳离子通过光合系统Ⅰ直接还原为一价阳离子(PQ+)，PQ+迅速将氧还原为过氧化物基并同时产生百草枯二价阳离子，过氧化物通过HABER-WEISS反应产生羟基，从而造成植物细胞死亡。在光照条件下使用百草枯，几小时后植物绿色组织即可呈现明显的受害症状；在黑暗条件下使用百草枯，待植物吸收药剂后再置于光下，植物则能迅速、彻底死亡。它能被植物的茎叶迅速吸收进入植物体内，因此喷施百草枯数分钟后就能耐雨水冲刷。这一特点大大提高了使用百草枯的自由度。
1.2百草枯作用特点
（1）百草枯被称为精准除草剂，它的特点是对叶绿体层膜有很强的破坏力，一经接触植物体，就会使其光合作用和叶绿素合成过程立即停止，施药后数小时必然见效，快速药效能够消除杂草的竞争力，让作物迅速恢复生机，还能防止昆虫携带的疾病传播给新种植的作物。但该药无传导作用，只使着药部分受害；当同土壤接触时，即被吸附分解而失去活性，对植物的根部和土壤里潜伏的种子无伤害作用。
（2）见绿就杀，百草枯施药后能立刻渗入叶片。在强光及高湿度环境中，这种吸收速度还会加快。在温暖明亮的条件下，只需几小时便可看到施药植物明显枯萎，但在阴暗寒冷的条件下，这可能需要几天时间。着药植物的组织会迅速变得枯干或萎黄。因此，只要有阳光、氧气和叶绿素，百草枯就能以特有的方式快速起效，对作物非绿色组织没有影响。
（3）触土钝化，百草枯接触土壤后迅速被土壤粘粒、有机质强烈吸附而失去活性。在有机质含量高的土壤中，随着pH增加，吸附作用增强。百草枯在土壤中的降解受光解和化学分解的影响较小，主要通过微生物降解，细菌、真菌和放线菌均能将百草枯作为碳源和氮源利用；在植物表面和植物体内的百草枯主要通过光化学分解。百草枯的优异特性决定了其应用非常广泛，可用于免耕种植、果园栽培、快速轮作、直播水稻、摧枯增收等许多领域。
百草枯已在全世界应用近50年，它对长期可持续农业的贡献并在保护土壤减少有机碳损失等方面获得很大的收益。促进了农业生产模式的变革。百草枯的使用，给农户、环境和社会都带来了很大的效益。无论在发展中国家，还是在发达国家，百草枯都是一种很有价值的、不可替代的除草剂。百草枯的独特性能使这种除草剂在许多农业领域获得广泛应用。早期人们对百草枯的性质并不太感兴趣，但科学家们很快就认识到可以围绕这种非同寻常的性质来设计农业生产方式。其中主要是它的速效，它对根和根茎无效，以及它迅速通过土壤的强吸附作用而失活。最后这一点尤其重要。因为它限制了药液通过淋溶或在表面滚落造成的移动，消除了所有可能的生态毒性作用。因此，在百草枯杀灭杂草之后能够迅速重播或移植，极大地缩短了耕作周期。鉴于百草枯的独特使用效果，它被广泛地应用于防除玉米、大豆、蔬菜、水稻、果园和荒地等的各种一年生或多年杂草，在棉田和油椰子种植园内也广泛应用，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脱叶剂，也用于免耕农业上除草和路边、排水沟、下水道等非农业除草。随着人们对百草枯使用方法的不断研究，它的应用范围也不断地得以扩展，对农业发展做出的贡献也将越来越大。
2.1百草枯的应用推动了世界农业种植技术的新发展
2.1.1百草枯的推广与应用使得农业免耕种植技术得到推广与大面积应用几百年来耕种土地一直是农业上必不可少的部分，然而在世界上许多地方过度耕种已经使土壤极易受到风雨侵蚀，土壤侵蚀不只危害可持续农业，而且还会引起其它经济损失。欧洲有试验表明，用免耕地代替耕地可显著减少水的侵蚀和土壤中营养的流失，并由于蚯蚓数量增多而改善土壤结构。上世纪20年代后期提出免耕的方法，但杂草治理仍然是一个问题。60年代引入百草枯使这个问题得到解决。在美国玉米播种可以不经过耕种，用百草枯或百草枯和阿特拉津的混合物来防除杂草这种方法，使山区农民的耕作可以从谷底扩展到坡地，而坡地原先是必须留住永久草地来防止侵蚀的。秋天在坡地上直播黑麦，到了春天黑麦和杂草都在直播玉米之前被百草枯杀死，为此又开发了特殊的播种技术并迅速得到传播。如今，保护性耕作（包括直播和免耕）在美国占玉米面积近60%，大豆面积的85%。在我国自1993年中国农业部将免耕栽培技术列入全国农业重点推广项目以来，其应用规模不断扩大。初步统计，到2005年全国粮食作物免耕栽培面积1600万hm2，约占全国粮食作物面积的15.4%，其中水稻300万hm2，玉米700万hm2，小麦280万hm2，马铃薯48万hm2。以水稻免耕抛秧为例，2003年，全国推广应用省、自治区达12个、面积45万hm2，2004年84.3万hm2，2005年160万hm2。我国长江流域麦茬或稻茬免耕种冬油菜，在油菜播种前以及稻茬免耕种小麦前喷洒百草枯，消灭已出土杂草。然后播种油菜或小麦，这种喷药方法已经大面积使用多年了，很受农民欢迎。
2.1.2百草枯的应用使得作物快速轮作种植技术得以迅速发展百草枯在蔬菜、甘蔗和苜蓿等快速轮作中也起到重要作用，为实现农业可持续生产提供有力帮助。在许多国家的小农田和较大农场使用的新种植制度是甘蔗和苜蓿的轮作。这些农场经常还养有奶牛，苜蓿用来喂奶牛。它的固氮根和奶牛的粪便为甘蔗提供肥料。轮作中百草枯以两种方式使用：第一种，甘蔗新苗出苗后约15～20天百草枯与激素类除草剂2,4-D桶混使用。虽然百草枯对新出的甘蔗苗有轻微损伤但它能刺激分蘖，杂草防除效果可达45天。在此期间作物株冠关闭，杂草不再有竞争性。第二种方法是在每隔21天收获的苜蓿地，将百草枯用于收割后的田间杀死或抑制杂草。因为百草枯不会向下传导所以不会抑制苜蓿茎基的再生长。这个完整的系统在低的肥料投入下不仅大大地减少了农民的劳动量，而且实现可持续生产。我国广东地区有100多万公顷土地专用于蔬菜生产，每年接连种植多达8种作物。在这种耕作强度下，作物之间的迅速转换对生产的最大化是必不可少的。百草枯用于处理杂草和作物残茬以便于重播或改种，使下茬作物在上茬作物收获后1天左右就可以播种。现在有40%以上的蔬菜面积用这种方法。百草枯的速效以及在土壤中快速失活是关键因素，每年可使各种作物之间的轮作时间节省几个星期。
2.1.3百草枯的应用促进水果栽培管理技术的提高百草枯广泛用于果园、香蕉、菠萝、油椰和橡胶等栽培作物。它的作用方式不要求杂草处于生长盛期，所以如果杂草长出叶片，百草枯即使在冬季使用也有效。在马来西亚的油椰种植园，竞争性杂草主要是阔叶杂草以及油椰本身的自生籽苗，禾本科杂草则是比较需要的草种。20世纪90年代前期由百草枯改用草甘膦，曾使禾本科杂草消失而阔叶杂草占统治地位，并由于草甘膦对油椰籽苗无效而带来问题。恢复原来的处理对策减少了难治杂草，促进了禾本科杂草的生长，并且现在也采用折衷的方法，如喷两遍百草枯与喷一遍草甘膦交替进行。在哥斯达黎加进行的一项研究，对商品化种植和低投入种植的生物多样性进行了比较。前者已在过去5年中重复施用杀菌剂、杀线虫剂和除草剂，包括百草枯。低投入田块上有益寄生蜂的品系较多，但对叶面害虫的生物防治在两种情况下都有效。虽然该地区火山灰土中的有机质含量低，但使用农药并没有影响土壤呼吸，也没有减少寄居在枯枝落叶中的无脊椎动物的种类。排水系统的堤岸上经常种有多年生禾本科草或矮生树木和灌木，它们都可以拦截偶然飘移的药剂并减少多雨的侵蚀，这种生态环境带来了良好的生物多样性，包括两栖动物蜥蜴和鸟类。百草枯可用于防除种植园的竞争性杂草，留下少许生长旺盛的多年生草，用于再生并控制侵蚀。
2.1.4百草枯的应用促进了直播水稻技术的快速发展用百草枯清洁苗床，缩短了一季水稻与直播之间的滞留时间，促进了水稻直播法。在印度尼西亚和中国的华南水稻产区主要生产方式是每年至少种两季移栽稻，虽然还有时间种第三季，但因为缺水通常只能再种一季玉米或大豆。然而最近有研究指出，如果是直播稻就可以种第三季。使用百草枯在免耕之前和直播时清洁苗床，可以缩短收获前一季水稻与直播之间的滞留时间，早一些播种，因而有较长的生长季节，可以得到很好的收成。作物直播也是美国、澳大利亚等发达国家主要采用的种植方式。澳大利亚的水稻几乎全部采用机械直播。直播水稻在亚洲国家也开始取代移栽稻，如日本、韩国、印度尼西亚、菲律宾、马来西亚、越南、印度、巴基斯坦、斯里兰卡等国家已发展到水稻种植面积的10%～50%。
2.1.5百草枯在作物摧枯中应用使增产技术得以实施和发展棉花、大豆、向日葵、马铃薯、干豆、苜蓿、亚麻、甘薯、水稻、油菜等多种作物收获前，种子达到生理成熟时喷施百草枯，可以达到干燥的目的，并有利于收获。据调查，机械收获小麦的损失一般可达225～450kg/hm2。新疆沙湾县农技推广中心于1999年用20%百草枯水剂催枯催熟试验，结果表明百草枯可有效促进小麦成熟，减少机械收获损失，提高机械收割效率，可减少机械收获损失123kg～427kg/hm2。山东邹平植保站报道应用百草枯对棉花进行催枯简便易行，具有理想的省工增收效果，通过测算，每公顷可增产皮棉近185kg，增收节支达3000余元。山东省棉花研究中心报道棉花应用百草枯催熟，加快棉铃开裂吐絮速度，霜前花产量可提高41.9%～54.7%，对棉花纤维无不良影响，催熟效果优于乙烯利。
2.1.6百草枯应用技术的不断发展对提高农作物产量贡献巨大百草枯能及时清除杂草，降低杂草对阳光、水分及养分的争夺，因此能促进作物生长并提高农作物的产量。根据记录，百草枯能提高许多作物的产量，包括苜蓿、茶叶、玉米、大豆以及水果和蔬菜等。百草枯能在各种气候条件下起效，施药后在15分钟至一个小时内产生耐雨性，而且植物对它的吸收效果与温度或土壤湿度无关。它的快速耐雨性使它适用于天气多变的季节，这一点在世界许多地方显得非常重要，尤其是热带地区。由于其药效与杂草的主动生长无关，因此百草枯适用于冬季或非常干燥的环境。这能确保及时除草、播种或种植，因此能最大限度降低草害，提高作物产量。
2.1.7百草枯的应用直接降低农民的劳动强度百草枯在全世界的广泛使用已经让众多小农户以及自耕自食的家庭免除了既耗时又费力的人工除草。百草枯的使用不仅减轻了农民的工作强度，而且给农民和社会都带来了巨大的经济效益。在非洲大多数农民拥有的土地不到2公顷，亚洲的情况与此类似。大多数农民的土地在1.1～3.6公顷之间。劳动力最密集的一项任务是人工除草，这一点经常限制了可以成功耕种的土地面积。如在尼日利亚的小农场苗床整地和随后的除草占整个劳动力投入的56%～74%；在非洲的玉米地占16%～40%，在冈比亚的棉田占57%。这种高劳动力需求不仅限制了家庭种植的土地面积，而且通过行间中耕达到的杂草防除效果可能还不足以防止减产。在非洲、拉丁美洲及亚洲的咖啡种植园中，原来采用人工除草时每公顷土地需要一个人工作10～20天（每季6次），采用百草枯除草后一个人只需工作一天（每季3到4次）。在许多发展中国家，百草枯的使用使妇女和儿童从这些繁重的工作中解脱出来，腾出时间和精力接受更高的教育，并脱离了对农村社区的经济依赖。
2.2百草枯的应用为全球水土保持和“低碳”农业发展做出贡献
由于百草枯只在接触杂草时起效，因此农户可以控制杂草而不杀灭杂草的根系，这使得百草枯成为保护性免耕系统的理想除草剂。同时，由百草枯应用而兴起的免耕法可减少土壤中有机碳的损失。过去100年中大气中二氧化碳含量已增加近1倍，是全球变暖的重要原因。地球上的土壤拥有大量碳资源，大约相当于所有树木和其它植被碳贮量的2～3倍，大气层中碳贮量的大约2倍。所以采用可减少碳损失的耕作系统是十分重要的，因为耕种草地和开垦森林造成的损失是最大的。土壤的过度耕种促使土壤有机质的微生物分解通过无机化导致二氧化碳损失。免耕法减少了这样的损失可使原始的农业土壤增加有机质含量。使用百草枯便于采用免耕法，从而有助于减少土壤中有机碳的损失，增加有机物，提高土壤对碳的吸附作用，从而减少二氧化碳的排放，增加微生物数量及地表微小节肢动物的数量。给环境也带来了一定的效益。
3百草枯是解决草甘膦抗性杂草防治的最佳方式之一
当前，全球使用量最大的除草剂品种是草甘膦。草甘膦的大量使用，尤其是抗草甘膦作物的栽种，使得抗草甘膦杂草日益增多，全球已经有15种以上的杂草对草甘膦具有严重的抗性，并有20多种杂草已经成为耐草甘膦杂草。草甘膦除草的作用原理主要是通过抑制植物体内烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶，从而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的转化，使蛋白质的合成受到干扰导致植物死亡。而百草枯作用机理完全不同于草甘膦，是解决当前转基因作物栽培中杂草防除的一种最佳方式。由于草甘膦或选择性除草剂的作用范围不同于百草枯，起效方式也全然不同，因此在两者互为补充的市场上，最好是两者交替使用，以避免杂草发生变异和出现耐药性。同时，在要求除草剂起效迅速、作用部位准确、对作物安全、能保留杂草根系以利于土壤保护的市场上，百草枯没有替代产品。
4总结
百草枯作为一种快速除草剂已经被全球广大用户所认知和使用，对农业可持续发展做出了卓越的贡献，改变了以前许多种植模式，促进了世界农业丰产、丰收，同时做到保护耕地和使农业环境“低碳”化。只要使用者采取常规防范措施来保护自己、公众及环境，就可以安全地处理和喷洒百草枯。只要使用得当，百草枯不仅能提供安全、有效的杂草控制，而且能产生巨大的社会和经济效益，同时能为子孙后代保护好土地。
