植物化学保护学基本概念.doc

第一章 植物化学保护学的基本概念   植物化学保护学：应用农药来防治害虫、害螨、线虫、病原菌、杂草及鼠类等有害生物，保护农、林业生产的一门科学。 化学保护或化学防治：应用农药防治农林作物及其产品的有害生物，保护农林业生产的方法。化学防治与农业防治、物理防治、生物防治等有害生物防治方法一样，都是有害生物综合治理的措施。 化学防治的优点：高效（用量低，每亩有效成分用量可低于1克）；防效高（杀虫剂一般高于90%，杀菌剂高于70%）；速效（杀虫剂药后几小时即可见效）；使用方便、适应性广；节省劳动力（特别是除草剂）；经济效益高（投入产出比1：5 10）。1970年诺贝尔和平奖得主Borlang说：“我们优先要考虑的是吃饱并保持健康，为此必须有农药，没有农药，全世界一半人口将挨饿”。 化学农药引起的问题：农药是人类有意识地投放到环境中的一类有毒物质。因此，必须对其造成的环境生态问题高度重视。1962年，美国海洋科学家卡尔逊（R.Carson)在她的著作“Silent Spring” （寂静的春天）中首次报道了农药对环境的危害。寂静的春天是一座丰碑，是人类生态意识觉醒的标志，是环境保护的开端。由于它在美国历史上产生了巨大的作用和影响，被列为“改变美国的书”之一。“如果没有这本书，环境运动也许会被延误很长时间，或者现在还没有开始”，“她惊醒的不但是我们国家，甚至是整个世界”（戈尔-美国副总统）。在寂静的春天中，作者主要是关注农药对人类和非靶标生物的毒性，以及农药在环境中的持久性和对生态系统的破坏作用。1996年，美国科学家Colbor在“Our Stolen Future”（痛失未来）一书中，将农药归为“环境激素”。环境激素是指人类的生产生活活动而释放到环境中的、对人体内分泌系统产生影响的物质。环境激素的危害与其他化学毒物不同，痕量的环境激素就可产生巨大的破坏力。这就是环境激素为什么更可怕的原因所在。 1、“3R”问题：1）有害生物的抗药性(resistance)。所有生物都存在着对农药产生抗性的潜在能力。抗药性可导致防治效果下降，用药量增加，缩短农药品种的使用寿命，加重农药对环境的破坏作用等；2）害虫的再猖獗发生(resurgence)。农药大量杀伤害虫的天敌，导致害虫失去自然的天敌控制作用，引起主要害虫发生为害更加严重，次要害虫上升为主要害虫；3）农药残留(residue) 。农药使用后残留于农产品和环境中的农药，影响农产品安全和环境生态。 2、“三致”问题：指农药对高等动物的致突变、致癌、致畸作用。由于加强了农药的毒理安全性评价研究，目前使用的农药品种基本上不存在“三致”的风险。 3、“急性中毒”问题：我国每年有10多万人农药中毒，死亡人数近万人。生产、运输过程、 使用过程（缺乏保护措施、环境条件）、农产品中的残留（高毒品种、不按农药安全合理使用准则使用）、误服（农药产品包装越来越像食品包装）、自杀（有机磷、百草枯）。 4、药害问题：农药的不合理使用会造成对农作物的伤害，导致农作物生长受抑制、落花落果等，甚至绝收。除草剂的药害问题最为突出。 农药的定义与分类：农药是指用于预防、消灭或者控制农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节植物生长的化学合成或者来源于生物、其他天然物质的一种物质或几种物质的混合物及其制剂。包括用于不同目的、场所的下列各类： 第一，预防、消灭或者控制危害农、林、牧、渔业中种植业的有害生物； 第二，防治仓储有害生物的； 第三，调节植物生长的； 第四，用于农业、林业产品防腐或者保鲜的（如水果保鲜剂）； 第五，危害人类生活环境和养殖业中的动物生活环境的有害生物（如蟑螂、蚊虫、苍蝇、老鼠等的防治药剂）； 第六，危害堤坝、铁路、机场、建筑物和其他场所的有害生物（如白蚁防治药剂）。 以下几类药剂不属于农药： n 用于养殖业防治动物体内外病、虫的药剂属于兽药； n 为农作物提供常量、微量元素促进植物生长的化学品属肥料； n 用于加工食品防腐剂； n 用于杀灭人或畜禽生活环境中的细菌、病毒等有害微生物的药剂属卫生消毒剂。 假农药： 以非农药冒充或者以此种农药冒充他种农药 所含有效成分的种类、名称与产品标签或者说明书上说明的农药有效成分的种类名称不符的。 劣质农药: 不符合农药产品质量标准； 失去使用价值； 混有导致药害等有害成分的。 农药名称： 农药名称分为化学名称、通用名称、试验代号等 化学名称：指农药有效成分的化学名称，是根据化合物命名原则来确定的。较复杂，除登记材料外，一般不必采用。 通用名称：为了便于交流，由专门机构拟定和颁布的农药有效成分的名称。包括中文通用名和英文通用名。    中文通用名由农业部农药检定所拟定颁布。在产品说明书、试验报告、登记材料等都必须使用我国认可的英文、中文通用名。    我国从2008年7月1日起取消农药的商品名。在农药产品标签上必须显著标出农药有效成分的中文通用名。但经注册的商标可以标出。 农药产品的名称：由三部分组成：1）有效成分含量（固体制剂用质量分数%表示，液体制剂用质量分数%或质量浓度g/L表示；2）通用名称；3）剂型名称。如2.5%溴氰菊酯乳油。        混配剂：1)单剂有效成分含量之和；2）两单剂名称的第一个字，含量高在前；3）剂型名称。如40%辛阿乳油（39.5%辛硫磷+0.5%阿维菌素）。 农药的分类：农药品种繁多，为了使用和研究的方便，我们必须对农药品种进行分类。  根据原料来源分类 无机农药：石灰、硫磺、硫酸铜、磷化铝等 有机农药：天然有机农药（生物源和矿物油农药）、人工化学合成农药  根据作用对象分类  杀虫剂：用来防治有害昆虫的化学物质。  杀菌剂：用来防治植物病原微生物的化学物质。  除草剂：用以防除农田杂草的化学物质。  杀螨剂：用来防治蛛形纲中有害种类的化学物质。  杀鼠剂：用来防治害鼠的化学物质。  杀线虫剂：用来防治植物病原线虫的化学物质。  植物生长调节剂：用来促进或抑制农林作物生长发育的化学物质。  杀软体动物剂：用来防治有害软体动物的化学物质。  根据作用方式分类（杀虫剂）  触杀剂； 胃毒剂； 内吸剂； 熏蒸剂；拒食剂；引诱剂；不育剂；昆虫生长调节剂。  根据作用方式分类（杀菌剂） 保护性杀菌剂:在病害流行前（即当病原菌接触寄主或侵入寄主之前）施用于植物体可能受害的部位,以保护植物不受侵染的药剂。 治疗性杀菌剂:在病原菌侵入植物或发病以后施用，可抑制病菌生长或致病过程，使植物病害停止发展或使植株恢复健康的药剂。  根据作用方式分类（除草剂） 1、输导型除草剂:施用后通过植物的内吸作用传至杂草的敏感部位或整个植株,使之中毒死亡的药剂。  2、触杀性除草剂:不能在植物体内传导移动,只能杀死所接触到的植物组织的药剂。  3、选择性除草剂: 即在一定的浓度和剂量范围内对杂草有效而对作物安全的药剂。    4、灭生性除草剂: 在常用剂量下可以杀死所有接触到药剂的绿色植物体的药剂。   5、土壤处理剂：施用于土壤，对杂草起封杀作用的药剂。 6、茎叶处理剂：施用于杂草茎叶而起杀草作用的药剂。  农药的毒力、毒性与药效：任何化合物对于生物体来说都是有毒的。判断一种化合物毒性大小，必须以剂量来衡量。剂量是毒理学的第一重要的概念。任何化合物对生物的致毒效应都与剂量有关。农药的毒力、毒性和药效都是用剂量来衡量的。 毒力：是衡量农药对有害生物毒杀作用大小的指标之一，是药剂对有害生物所具有的内在致害能力。 毒性：农药对非靶标生物的毒杀能力。    毒力和毒性只反映农药与生物之间的直接关系，而不考虑环境因素对这种关系的影响。毒力和毒性必须在室内一定的控制条件下（温度、湿度、光照等），采用精确的器具和熟练的操作技术，使用标准化培养或饲养的供试生物群体进行测定，作为评价或比较药剂对有害生物的毒力或对非靶标生物的毒性大小的标准。毒力和毒性的大小常用致死中量（杀死供试生物群体50%个体所需药剂的剂量，LD50,单位为mg/kg）或致死中浓度（杀死供试生物群体50%个体所需药剂的浓度，LC50,单位为mg/L）。  药效：衡量药剂效力大小的指标之一，是药剂在各种环境因素下，对有害生物综合作用的效果。也称防治效果。药效是在田间条件下测定的，对指导生产防治更具有实际意义。药效的表示方法一般根据防治对象、作物种类等而不同，常以调查防治前后有害生物种群数量变化、作物受害程度、产量等评价药效大小。  农药对高等动物的毒性: 习惯上，将农药对高等动物的毒害作用称为毒性。测试农药的毒性主要用大白鼠来进行，毒性大小用LD50表示，单位为mg/kg。农药可以通过呼吸道、皮肤、消化道进入高等动物体内而引致中毒。从消化道进入称为口服毒性，从皮肤进入称为经皮毒性，从呼吸道进入称为吸入毒性。 高等动物农药中毒类型：农药对高等动物的毒性类型可分为急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性等，这主要根据中毒症状出现的时间和类型来划分的。 1、急性毒性 指对动物一次大剂量给药或24小时内多次给药后，在短时间内出现中毒症状，甚至死亡。一般以24-48小时受试动物的LD50表示。急性中毒在短期内可出现不同程度的中毒症状,如头昏、恶心、呕吐、抽搐痉挛、呼吸困难等。若不及时抢救,即有生命危险。 2、亚急性毒性      指农药对动物多次重复作用后产生的毒害作用。 试验的给药时间1-4周(口服)   21天(经皮)  3-4周(吸入)。中毒症状的表现往往需要一定的时间,但最后表现往往与急性中毒类似。    迟发性毒性-在急性中毒症状消失后8-14天出现的症状（有机磷杀虫剂） 3、亚慢性毒性 高等动物连续接触一定量的农药，经一定时间后，才表现出中毒症状的现象。     动物测定，一般需要3个月以上的时间，观察各种生理生化指标来确定 4、慢性毒性     农药长期低剂量对高等动物作用后，所产生的毒害作用。    慢性毒性测定，主要是对致癌、致畸和致突变等项目做出判断。一般用微量农药长期喂养，1-2年，观察4代以上，来鉴定农药对当代和后代的影响。 农药毒性分级标准：为了便于生产、销售和使用管理，必须对农药产品进行毒性分级。农药产品的毒性分级决定了农药产品的使用范围和农药生产、销售和使用者对其的注意程度，从而影响其安全性。如果农药的毒性分级标准定得过于严格，将限制许多农药产品的使用范围，影响其生产、使用和销售，甚至影响到农业生产和农药行业的发展。但如果农药分级标准定得过松，就会造成农药生产、销售和使用者对农药的毒性意识淡薄，甚至将一些高毒、剧毒的农药产品不合理地用于蔬菜、水果、茶叶等作物，而引起人畜中毒。 我国根据农药对大鼠的急性毒性来分级。 我国农药急性毒性暂行分级标准（卫生部）    给药途径      （高毒） （中毒）  （低毒）  大鼠口服 (mg/kg)     < 50     50  500    >500  大鼠经皮 (mg/kg24h) < 200 200  1000    >1000  大鼠吸入 (g/m 3h)   < 2     2  10        >10      我国农药毒性分级存在的问题：1）在有关法规和技术规范中农药分级标准不统一。卫生部分3级（高毒、中毒和低毒），“农药登记资料要求”分5级（剧毒、高毒、中等毒、低毒和微毒），“农药登记毒理学试验方案”国家标准则分4级（剧毒、高毒、中等毒和低毒）；在“农药包装通则”国家标准中，要求农药产品的包装箱按“剧毒”、“高毒”、 “有毒”和“有害”进行标示。这样，将会给生产、销售、使用和管理者带来许多麻烦。2）农药毒性分级没有明确是以原药或是以制剂来分级，不利于农药管理。比如，在“农药管理条例”中规定“剧毒、高毒农药不得用于防治卫生害虫，不得用于瓜类、蔬菜、果树、茶叶、中草药材等。”，但不明确是指原药还是制剂。如按这样的规定，阿维菌素等高毒原药就不能用于蔬菜等作物。鉴于我国农药使用者的防范意识比较差，应加强剧毒和高毒农药管理，建议毒性分级以制剂为主，原药为辅，当产品与原药毒性不一致时，要求同时标明产品和原药的毒性级别。3）农药毒性分级依据和方法不够完善。没有明确当农药产品的口服、经皮和吸入毒性不在同一等级时，以及不同性别试验动物毒性差别较大时，如何定级。建议按最高一种毒性定级。 农药对作物的药害：农药施于作物后，由于使用不当或其他因素，对农作物产生不良影响的现象，称为药害。药害是农药使用过程中经常发生的现象，它不但会导致农作物减产或死亡，也常常引起农民与农药企业和农药经销商之间的纠纷。如果有关部门对药害事故处理不当，甚至会导致群体事件发生。因此，农业技术部门应该高度重视农药对作物的药害。     药害类型：按发生药害时期可分为：1）直接药害，即施用农药对当季作物造成药害；2）间接药害，即施用农药使邻近敏感作物受害。长效除草剂使下茬敏感作物受害或在前茬作物使用的农药残留造成本季作物受害。按症状性质可分为：1）可见药害，即可从作物形态直接观察到药害症状；2）隐性药害，即作物的形态无明显症状，但最终产量、品质受影响。  5 药害症状：大致有5类：1）发育期改变。出苗推迟，生长受抑制或分蘖、开花、结果、成熟的时期推迟；2）缺苗。种子不能发芽或出苗后枯死；3）颜色变化。整株或部分组织颜色发生变化，如失绿、白花、黄花、斑点、叶片变褐色、根变褐、果实着色受阻等；4）形态异常。分生组织异常、植株扭曲，叶片、花芽、果实、根畸形等；5）产量及品质的影响。 药害原因：主要与农药品种的理化性质、农药质量、使用技术、作物和环境条件等方面因素有关。 药剂因素：农药质量差、混入有害杂质、有效成分分解成有害物质。 技术因素：1）过量施药、不均匀施药、重复施药等；2）农药混用不当；3)选择施药方法不当；4)药剂漂移；5）土壤残留；6）误用；7）施药器械清洗不当。 作物和环境因素：1）任意扩大施用作物，用于敏感作物产生药害；2）品种差异，统一作物某个品种对药剂敏感而产生药害；3）不同生育期对农药敏感性有差异，施药时期不当，过早或过迟施药，均会发生药害；4）环境条件不同会改变作物对农药的敏感性。在不利于作物生长条件下施药，均有可能产生药害。 药害诊断与药害事故处理：农业技术部门在接到药害投诉后，应及时组织有关专家考察现场，详细了解掌握有关情况，包括药剂品种、使用剂量、施用时间、施药方法、施药器械、作物品种、作物生长情况、施药时的气候条件，农田周边的环境条件，分析产生药害的原因，注意区分农药引起的药害与植物病害(主要是生理性病害和病毒病害)、肥害、大气污染（二氧化硫、酸雨等）等症状的区别，必要时在完全控制条件下，在温室或田间小面积进行药害再现试验，结合作物样品的分析测定结果进行判断。在确定药害产生原因的基础上，明确责任方，进行损失评估，提出药害补救措施，最后形成药害鉴定报告。  农药的起源与发展： 20世纪40年代前             主要利用植物性和矿物性物质进行化学防治。       19世纪中期，三大杀虫植物除虫菊、鱼藤和烟碱成为世界性商品。       19世纪末，石硫合剂、波尔多液广泛应用。   20世纪40年代以后   随着DDT的发现和应用，农药进入了有机合成的发展阶段，并出现了农药工业。 1874年,瑞士，Zeidler合成了DDT  1939年，Muller发现DDT杀虫活性 1948年，Muller获诺贝尔医学和生理学奖 农药工业的发展在很大程度上就是围绕解决农药使用中出现的问题而进行的。 杀虫剂的发展 里程碑的品种      DDT有机氯类（40年代）      对硫磷有机磷类（50年代）      克百威（呋喃丹） 氨基甲酸酯类（60年代）      溴氰菊酯（敌杀死）拟除虫菊酯类（70年代）      吡虫啉新烟碱类（90年代）      氟虫腈（锐劲特）吡唑类（90年代）       氯虫苯甲酰胺（康宽）鱼尼丁受体抑制剂（21世纪） 生物源杀虫剂：印楝素、苏云金杆（BT）、阿维菌素 杀虫剂的三大支柱：有机磷酸酯类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类 杀虫剂的现状：