农药使用技术的基本原理

农药使用技术的基本原理
一、农药使用的毒理学
要杀死或控制有害生物,必须使农药和有害生物发生有效接触,农药和生物体的有效接触及农药进入生物体发生的生理生化方面的变化过程是比较复杂的,对于农药使用技术来讲,与毒理学反应相比,比较重要的是宏观毒理学。
(一)杀虫剂的使用
害虫以咀嚼、吸食、钻蛀等各种方式危害农作物,因此农药与这些不同危害方式的昆虫发生有效接触的方式可分为触杀、胃毒、内吸杀虫、熏蒸等作用。
1.触杀作用。通过同害虫发生接触而引起害虫中毒的药剂称为触杀剂,这种作用方式称为触杀作用。触杀作用在昆虫体壁上开始,昆虫的体壁分三层,即上表皮、外表皮、内表皮,对触杀剂来说,最重要的是上表皮。上表皮是由表皮质组成的,表皮质是蛋白质与聚合酚形成的角质层,在角质层外面有一层薄的蜡质层,蜡质层虽然很薄,但对药剂与害虫的接触和穿透起着决定性的作用。蜡质层是由长碳链的脂肪酸与脂肪酸或这两种物质形成的酯组成,是不能被水润湿的蜡状物质。因此,昆虫的体壁有很强的拒水性,但油类却能与蜡质层互相亲和,称为亲脂 性,因此触杀剂一般应有亲脂性,但如果在水中加入具有润湿展布性能的物质,如肥皂、洗衣粉就能使水在蜡质层上润湿和展散,这类物质称为润湿展布剂,是农药喷雾中很重要的辅助物质。
另外,昆虫体壁上有很多附属器官,常是触杀剂很容易侵入的部位,如感觉器官有触角、感觉毛、化学感受器等,这些器官与体内神经触突相联结,而神经系统外膜也是亲脂的,所以触杀剂在神经系统上传导速度快,致毒作用发挥得很快。此外触杀剂还可以从昆虫的气孔进入,条件是药液必须润湿昆虫体壁和气孔壁,并有足够的粘度。昆虫体躯的节间膜也很容易受伤,粉剂的粉粒进人节间膜会擦伤膜的表面,使药剂更易侵人虫体,膜体受伤还会引起昆虫体内水分丧失,使昆虫难以维持生命。
大多数触杀剂的致毒作用最终是在昆虫体内的神经系统上表现出来,因此药剂的理化性质与昆虫体壁接触情况都会影响触杀效果。昆虫和药剂接触有两种情况,一种是药剂直接喷到虫体上,对昆虫来说是被动接触,另一种是把药剂喷洒到昆虫活动的植物表面上,当昆虫运动时,才与药剂发生接触,是一种主动接触。在实践中,主动接触比较普遍,因此要求在喷洒触杀剂时,做到药剂喷洒均匀,使害虫有充分的机会与药剂发生有效接触,取得较好的防治效果。
2.胃毒作用。被害虫取食后在消化道内发生致毒作用的杀虫剂是胃毒剂,这种作用方式称为胃毒作用,胃毒作用只对咀嚼式口器的害虫发生作用。
害虫的消化道是体壁向内凹陷而成,它的构造和体壁相似,但消化道的中段和后段表皮没有蜡质层和见丁质层,有利于亲水性物质的通透,因此亲脂性触杀剂不能表现胃毒杀虫作用。
胃毒杀虫剂在植物表面上的沉积量及沉积均匀度与胃毒杀虫作用效果有关,沉积均匀,沉积量大,同样毒力水平的药剂或同一种药剂,害虫吃掉较少的植物就可能很快中毒。但如果在沉积密度低的部分取食,可能中毒很慢或不中毒。因此,药剂的使用技术也会影响到胃毒剂毒杀作用表现和实际防治效果。另外,害虫的取食量差异很大,同一种害虫其幼虫不同龄期取食量有很大差别,一般情况下低龄幼虫取食量小、易感毒,是比较有利的防治时期。因此,胃毒杀虫剂的使用技术关键是要求药剂达到一定密度,并在植物表面粘附比较牢固。
3.内吸杀虫作用。药剂被植物吸收后能在植物体内传导到其他各部位发生作用,这种杀虫剂称为内吸杀虫剂,这种作用方式称为内吸杀虫作用。内吸杀虫作用主要发生在刺吸式口器害虫如蚜虫、飞虱、螨类等。药剂内吸传导随植物体内的蒸腾液流而进行,因此内吸杀虫作用大多是向植株上部传导为主。如果药液喷洒在植物叶面上分布不均匀,就不能获得理想的杀虫效果。一般在常量喷雾下,药剂主要沉积在叶片的前半部和叶缘部,叶片后部害虫不能取得足够的药量,只有根区施药时,内吸药剂才能向植株全身各部位传导,所以内吸杀虫剂也同样要注意科学使用。
4.熏蒸作用。农药呈气体状态与害虫接触引起害虫中毒称为熏蒸杀虫作用。典型的熏蒸剂如溴甲烷有很强的气化性,主要是从昆虫的呼吸系统进入虫体内,是一类特殊的农药,一般必须在密闭的空间进行熏蒸处理。
(二)杀菌剂的使用
植物致病真菌大多以病菌抱子飞散传病。在植物表面上,杀菌剂主要依靠其在叶面而露中的溶解或其所发出的有毒蒸气与病原体接触而发生致毒作用。杀菌剂在植物表面上的作用与病原菌的浸染时间、侵染特点和杀菌剂本身的理化性质有很大的关系。
1.保护性杀菌作用。在病原体侵染植物之前施用杀菌剂,由于植物表面上已沉积了一层药剂,病原物就被控制而不能萌发、人侵,从而达到保护作物免受病原菌为害的目的。这种作用方式称为保护性杀菌作用,这种药剂称为保护性杀菌剂。这种药剂在喷布以后,持效期有多长是保护性杀菌剂的一个重要技术指标,要在植物表面有较长的持留期,药剂对植物表面必须有较强的粘着能力,如波尔多液。除了药剂本身的理化性状之外,环境因子有很大的影响,另外杀菌剂在单位面积内的沉积率要达到一定程度,即使受风、雨水侵袭仍能杀伤病原菌。在实际作用中,保护性杀菌剂作用方式有两种,一种是药剂落在被保护的植物表面上起直接保护作用,另一种是在远离植物寄主的病原发源地使用杀菌剂直接消灭菌源,间接地保护了植物寄主免受病原菌的侵袭。
2,治疗杀菌作用。治疗杀菌作用就是病原菌已经和寄主植物发生接触或已经侵人寄主植物组织内后,仍可以被杀菌剂毒杀,从而阻止了病害进一步发展。有些杀菌剂不能进入植物体内,只能消灭已在植物体表面上生长的病原菌,称为铲除作用。对于农药使用技术来说,保护性和治疗性杀菌作用要求前者在植物表面有较强的持留性,而后者要求能较快地发挥作用。因此,治疗性杀菌剂要求与病菌形成良好的接触和均匀的沉积分布,并达到较高的沉积密度。
3.内吸杀菌作用。内吸杀菌作用是杀菌剂被植物局部吸收进入植物体内并能随蒸腾液流传导到植物体内其他未施药的部位,并能杀死该处的病原物或防止外部的病原菌入侵。内吸杀菌作用是典型的化学治疗作用,但它又并不仅限于化学治疗,对尚未被病原菌侵染的植物来说又具有预防病原酋人侵的作用。内吸杀菌剂的沉积分布要求虽然不像保护性杀菌剂和治疗性杀菌剂那样严格,但也要求在叶面喷洒时分布均匀。
(三)除草剂的使用
除草剂的作用对象是杂草,因此喷洒除草剂考虑的是药剂如何与杂草发生有效接触问题,一般除草剂的使用为土壤处理和茎叶喷雾两种方法。茎叶处理除草剂作用方式也有两种,一种是接触性除草作用,一种是内吸传导作用。与杂草接触后能引起杂草中毒的药剂为接触性除草剂。这类药剂如不能与杂草发生全面有效接触往往药效很差。内吸传导除草剂和内吸性杀虫、杀菌剂基本相似,也是进入植物体内随着蒸腾液流而传导。而草甘膦是个特例,它的向基性传导作用十分迅速,只须在杂草顶部涂抹药液便能迅速传导到根系。一般茎叶处理除草剂在杂草叶面形成有效接触是使用时的关键。
二、农药与生物靶标
靶标是指喷洒的农药应该到达的地方,但并不一定是表现毒力作用的地方。农药喷洒时的靶标有两类:一类是有害生物体,如昆虫、杂草;另一类是有害生物栖息和活动区域。农药只要喷到这些部位就能同有害生物持续不断的接触使之中毒死亡。这类靶标称为间接靶标或靶区。在病虫害防治中面对的是大量的间接靶标,主要是农作物,只要采取残效性或保护性喷洒,只喷一次农药就可以在较长时间内保持对有害生物种群的毒力压力,使之不能迅速增殖。
过去人们把门接靶标的范围扩大到整块田,实际上有害生物极少全田均匀分布,而往往相对集中在某些部分,把农药喷洒在这些部分就能对有害生物的种群产生有效控作用,这类靶区称为“有效靶区".如防治螟虫时的“枯心团”就是较大的有效靶区。如何使农药相对集中到有效靶区还涉及到有害生物行为和农药雾粒的运动行为问题。
根据病虫的分布和活动特征,生物靶标有两种类型,一种是局部密集型,如稻飞虱、麦赤霉病、麦蚜等,另一种是全株分散型如黄瓜霜霉病、棉伏蚜等。有些有害生物靶标在不同生育期有明显的差别,如棉蚜,在苗期为密集型靶标,而在棉花生长中后期为分散型靶标。因此,对于不同类型的生物靶标必须研究采取不同的用药技术。
三、有害生物靶标的行为
1.有害生物在空中的行为。许多有害生物通过空气媒介面传播,如害虫的成虫、病原菌的抱子。病原菌抱子在空中过于分散难以作为直接靶标,除非是特别密集的抱子云,而有害昆虫有许多可以利用的行为,如害虫的集群飞行行为,如稻飞虱、飞蝗、粘虫等。有些鳞翅目害虫成虫在夜间飞行的行为如棉铃虫。稻纵卷叶螟,这些害虫可以作为直接靶标。在空中集群飞行的昆虫还有一种风向性行为,如蝗虫逆风而飞、利用这种行为可在前进方向设置一个有农药雾滴群组成的毒屏即农药雾滴云,当蝗群飞经时会遇到农药雾滴雨中毒,特别是超低容量喷雾形成的细雾滴,在空中飘浮能力强,能获得良好的防治效果。
2.有害生物在植物上的行为。有害生物在植物上由于枝叶的屏蔽作用和病虫对环境的选择性,农药直接喷洒到有害生物的机会很少。有些病虫集中在植物的某一部分栖息为害,使这些部分成为非常明确的有效靶区。如麦蚜和麦赤霉病菌集中在麦穗部为害,稻纵卷叶螟、稻蓟马、稻白叶枯病都是以叶尖开始为害的,许多蚜虫集中在植物叶背为害,这些行为都可以充分利用,用低容量弥雾方法产生细雾滴,使雾滴在有效靶区产生高效率的撞击,能提高防治效果,并节约农药。棉铃虫是分散产卵的,一片叶上只着生一个卵,二、三代棉铃虫卵的分布是顶尖部占15%—16%,上部蕾占12%—13%,上层叶片的正面占41%左右,下层叶片的正面着生率只有12%— 13%,因此70%的棉铃虫分布在棉株上层较暴露的部位,只要采用自上而下的压顶式喷雾就能获得较好的防治效果。
由此可见,农药同有害生物发生有效接触是比较复杂的过程,在此过程中,生物行为和农药行为是特别重要的两个因素。
四、农药雾粒的行为
农药雾粒的运动取决于多种因素。其中一个基本因子是雾粒的细度,雾粒越细,分散度越高,越能提高雾粒同生物靶标的撞击机会,扩大药剂在生物靶体表面的覆盖面积,提高药剂的溶解速度、气化速度和反应速度,使药效表现较快。同时提高了药剂在空中飘浮、运动和水中悬浮的能力。这些性质的变化同农药雾粒的运动行为有着密切的关系。
传统的化学防治主要采用大容量喷洒法。人们希望药剂能分布到农作物的各个部分,实际上这种大容量喷洒法并不能使有害生物同药剂发生有效接触。因为大容量的喷洒法的雾滴比较粗,易落到地面,如喷雨法、泼浇法已不属于喷雾的范畴,喷液量虽然很高,但它们在作物上的沉积量很低,大雾滴在植物表面发生碰撞后会产生一种反弹力然后落到地面,即使落在植物表面上也不稳定,雾滴会在植物表面发生滚动现象。因此,近年来,用细雾喷撒法取代了大容量喷洒法,因为细雾滴在作物表面沉积率较高,单位面积内的药液喷撒量可大幅降低,从而产生了低容量和超低容量喷撒法等新的喷药技术。
五、农药行为和生物行为的关系
在农药使用技术问题的评价中,有害生物所摄取到的剂量是生物的种种行为和药剂行为互相影响的综合结果。我们在选择农药使用技术时考虑的核心就是如何使农药的运动行为和生物的行为很好地配合,以获得较高的农药对靶标的沉积效率。对靶标沉积效率的获得,不仅有赖于喷撒机具的性能,而且要设计较好的喷撒方式和方法,采用适当的农药剂型。如水稻株形直立紧凑,叶片基本上是陡立的窄叶,不存在上、下层叶片的屏蔽作用,但雾粒在叶片上的沉积率也不高,特别是粗喷雾药液易滚落流失,而采用细雾滴喷雾用侧喷式斜喷,则雾滴在叶片上的沉积率就会大大提高。棉花株形松散,株冠大,叶片平展时,上、下层叶片有很强的屏蔽作用,垂直下喷时,雾粒往往达不到下层叶片,在叶片上药液常发生流动使农药向叶片前缘及叶尖部分集中,叶片背面较难受药。但棉叶有明显的趋光现象,棉叶的表面会向阳光照射的方向倾斜,使棉叶呈斜立的状态,在这种状态下,封闭的棉田小生态环境变成了开放的系统,雾粒能较自由地进入棉株丛中,但也只有细雾滴才能更好利用这种开放系统,而雾粒的运动行为也明显受剂型和相关的理化性质影响。恰如其分地运用生物行为和农药行为的关系,能有效地提高农药击中有害生物靶标的机会,提高防治效果。

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