第十一章农药.ppt
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1、第十一章 农药,第一节 概 述,所谓农药主要是指用来防治危害农作物的病菌、害虫和杂草的药剂。广义地说,除化肥以外,凡是可以用来提高和保护农业、林业、畜牧业、渔业生产及环境卫生的化学药品,都叫做农药。,20世纪40年代,化学农药出现之前,农药是以植物性农药和无机农药为主,随着社会发展,化学农药占了主要地位,并出现了生物农药和农用抗菌素以及生物化学农药。 现今的农业生产 已离不开农药的使用,它已成为植物免受病、虫、草害的有效保护手段之一。有人估计,如果没有农药,全世界因病、虫、草害造成的粮食损失可达50左右。使用了农药可挽回损失约15。,农业有害生物,世界: 昆虫: 80万种 ,危害植物的1万 种
2、; 植物致病微生物 :810 万种; 线虫: 1.5万种,危害植物的2.53千种; 杂草: 8千种,影响作物产量的1800种; 鼠类: 2800种 中国: 农业有害生物1648种: 害虫 838种 病害 724种 杂草 64种 害鼠 22种,农业、农业有害生物与农药,昆 虫,线 虫,食用,寄生,微生物,杂草,食用,寄生,竞争养分,鼠 类,调控生长,植物保护剂,植物生长调节剂,农药,作物,人 类,动 物,食用,食用,1845-1851年爱尔兰的大饥荒 马铃薯疫病大发生,造成百万爱尔兰人死亡或逃离爱尔兰 中国的蝗灾 从公元前707年到1949年发生800余次;1920,1927,1929, 193
3、3,1938大发生;新中国对治蝗工作十分重视,但蝗蝻 情况不断见诸报端,2003年发生面积逾亿亩。 1992年中国棉铃虫大发生 全国棉花减产1/3;山东棉花减产近50%,损失42亿元。,历史上的重大病虫灾害,收获前的产量损失: 据FAO估计约占世界农业产量的1/3: 虫害 14%;病害 10%;草害 11%。 发展中国家的损失大于发达国家 收获后的(估计)损失: 粮食: 1015%; 水果、蔬菜更大些。,有害生物造成的经济损失,农业有害生物的防治方法,人工防治:以人工捕虫、拔草; 物理机械防治: 以物理或机械方法捕虫、拔草 如用锄除草,用黑光灯诱虫 生物防治: 利用害虫的天敌及各种微生物活体制
4、剂防治农业有害生物 化学防治: 利用各种化学物质,包括天然的、人工合成及微生物发酵合成的化学物质防治农业有害生物 综合防治:(IPM),复杂的斗争 保护对象多:种植的作物多; 防治对象多:每种作物都有多种病、虫、草害; 保护与防治对象均为生物:防治方法要有选择性 永无休止的斗争 农业有害生物的个体小、繁殖力强、适应能力强、 易发生变异。,人类与农业有害生物斗争的性质,* 农药是动态发展的,为了适应农业发展的需要 和环境的要求,人们不断地利用科学技术的 新成就,创制新品种取代老品种; * 创新是农药发展的动力源泉; * 现代农药在环境相容性方面已有了长足发展,目前还没有生物农药取代化学农药的有力
5、依据; * 环境相容性好的绿色化学农药是现代农药发展的主流; * 必须善待农药,用其利、抑起其弊!,农药发展的历程,利用天然物时期 1862,无机农药时期 18621940,有机农药时期 19401970,现代有机农药时期 1970,创制新化合物作农药,利用已知物质作农药,世界农药销售额(亿美元): 1949年 2.9 ,1970年27 , 2000年 278,2012年600,农业-农药二 极关系时期,农业-农药-环境三极关系时期,有机农药的出现奠定了农药工业的基础,农业-农药-环境,农业-农药二极关系 农业促进农药发展 农药促进农业发展 农业-农药-环境三极关系 农业与农药都受到环境的制约
6、 农药管理 上市前农药登记 上市后市场监督; 农药管理的发展 药效管理质量管理毒性环境管理,有机农药时期,药 剂 DDT(1936) 六六六(1945) 有机磷(约1947) 代森锌(1945) 2,4-D(1942) 杀鼠灵(1942),现代有机农药时期,药剂 除虫菊酯,1964 苯甲酰脲,1971; 阿维菌素,1971 ; 粉锈灵,1973; 氯磺隆,1973 ; 芸台素内酯,1971;,现代有机农药的特征,特征: 三新一高一低一好 三新: 功能新颖 作用机制新颖 化学结构新 一高:高活性(亩用量10g) 一低: 低毒 一好: 环境相容性好 未来农药的特征 三新一高一低一好,结构、功能、作
7、用机制多样化,化学结构 杂环化合物多、氟化物多、光学活性化合物多 功 能 昆虫生长调节剂、植物抗病诱导剂、除草剂 作用机制 GABA、黑色素抑制剂、麦角甾醇抑制剂、ALS抑制 剂、HPPD抑制剂、EPSP抑制剂; 结果: 化学结构-创制农药提供了空间; 功能-农药应用拓宽了领域; 作用机制-抗性治理提供了手段;,农药的负面影响,活性化合物:毒性、不易分解等 生 产 过 程: 三废,原药中的杂质, 加工中的助剂等 使 用 : 非科学使用,违规使用,伤及农业有害生物,靶标作物,无害分解物,大气 水体 土壤,在收获物上的残留,人、畜,使用,农药,非靶标作物: 后茬作物 周边作物,非靶标生物: 鱼、虾
8、等水生生物 鸟、禽等野生生物 益虫、微生物,农药: 全球减少30-35%作物损失,挽回3000亿 美元/年。,农药的重要性及安全性,农药在非农业领域作用:森林保护、草坪整理;蚊蟑鼠蚁霉人类疫病媒介控制;细菌病毒战媒介控制,停用化学农药:在中国,这意味着将有 3.5 亿人挨饿。水果将减产 78 ,蔬菜减产 54 ,谷物减产 32 。- L. Cooping(英),传统农药:土地、资源、食品严重污染,寂静的春天会来吗?,1960s化学农药毒性高度重视1990s中国的棉铃虫抗性危害,新型化学农药安全性LD50 (rats),沙海葵毒素 0.05g/kg蓖麻毒 10.0 g/kg KCN 10.0 m
9、g/kg 甲胺磷 3.7 mg/kg 磺酰脲除草剂 5000.0 mg/kg 醚菊酯杀虫剂 20000.0mg/kg 昆虫生长调节剂 5000.0 mg/kg,2010底全世界生物农药平均仅为8,中国为5% 1992巴西里约世界环发大会预言生物农药上世纪末替代化学农药(占使用面积60),化学农药占主导,其它替代技术尚待发展(至少21世纪上叶,即50年内) -美国国家研究会(NRC)、德国生物研究所(BBA),化学农药的发展空间,关键问题:绿色化学农药-超高效低用量、安全无公害、环境生态友好-危害源头控制,多学科集成:化学、生物、环境毒理学、农学、计算机、分子生物学、生态学,限制条件多:靶标详细
10、结构未知。活性、毒性、稳定性(风吹日晒雨淋)、环境残留、生物多样性、生态影响。医药:靶标结构已知(酶、蛋白质)。活性、毒性,候选物,先导结构,化合物筛选,新农 药,1-2亿美元,10年,药效验证,毒性-代谢-残留,田间试验,化合物1/80000,农药研究周期及特点,周期长、投入大、效率低 (传统研究策略):,杀生 - 调控 低效 -超高效 高毒高残留 - 无公害,化学农药正经历重大转变,20000-100克/亩 毒性 10-500mg/Kg 1/1000,100-50克/亩 毒性 500-1000mg/Kg 1/10000,5000 mg/Kg 1/80000,广泛性 -选择性 高抗性 -低抗
11、性 污染 - 环境生态友好,转变,有机氯、磷,氨基甲酸酯 灭生,菊酯, 酰胺,苯氧酸等,杂环与含氟衍生物,昆虫神经毒杀、激素除草、需光除草,昆虫生长调控、植物酶抑制、植物免疫激活,1940s1960s 1970s-1990s 1990s-,不同年代药效、毒性、成功率、结构、特征的变迁,农药面临的挑战与机遇,外部 农药功过的争议: 生物农药取代化学 减少化学农药的使用 内部 创制新农药面临困难,农药功过的争议,传统农业与生态农业之争 争议焦点: 化肥与农药 传统农业: 对农业生产的贡献杰出 生态农业: 破坏生态环境的罪魁首 对农药的方针: 研究新的防治方法 生物农药取代化学农药 减少化学农药的用
12、量 创制新农药 科学使用农药,创制新农药的有利条件,创制新农药已创制新农药是多学科的集 成,现代科学技术为创制新农药提供了 有利的技术条件,包括: 化学技术; 生物技术; 信息技术。 积累了丰富的经验,二、农药的类型,按作用方式 胃毒剂,昆虫摄食带药作物之后,通过消化器官将药剂吸收而显示毒杀作用。 触杀剂,接触到虫体,通过昆虫体表侵入体内而发生毒效。 熏蒸剂,以气体状态分散于空气中,通过昆虫的呼吸道侵入虫体使其致死。,内吸剂,被植物的根、茎、叶或种子吸收或被体内传导分布于各部位,当昆虫吸食这种植物的汁液时,将药剂吸入虫体使其中毒死亡。 引诱剂药剂,能使昆虫诱集于一处,以便捕杀或用杀虫剂毒杀。
13、趋避剂,将昆虫趋避开来,使作物或被保护对象免受其害。 拒食剂,昆虫受药剂作用后拒绝摄食,饥饿而死。 不育剂,在药剂作用下,昆虫失去生育能力,从而降低虫口密度。,按用途分类,杀虫剂 杀菌剂 除草剂 植物生长调节剂,农药常规的施用方法有 喷粉法、 喷雾法、 毒饵法、 种子处理法、 土壤处理法、 熏蒸法、熏烟法、烟雾法、 施粒法、 飞机施药法等,第一节 杀 虫 剂 杀虫剂按其作用方式可分为胃毒剂、触杀剂、熏蒸剂和内吸性杀虫剂等四类。 按杀虫剂的结构分类,主要有氯代烃类、磷酸酯类、氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类等,一、氯代烃类杀虫剂 这类杀虫剂主要是以苯或环戊二烯为原料合成的系列多氯化合物,也有其它原料合
14、成的多氯代烃。从40年代开始很长一段时间内,这类杀虫剂曾大量、广泛地被应用于作物保护和灭除害虫。其中最重要的品种有滴滴涕和六六六,(DDT) (六六六) (丙体六六六),六六六理论上有九个立体异构体,其中构型的称为丙体。只有丙体才有杀虫药效。因此合成产物必须经过多次萃取-结晶的分离步骤提纯。丙体含量在99%以上的杀虫剂称为林丹(Lindane)。,若仅从应用的角度考虑,氯代烃杀虫剂具有价廉、持效久的好处。但后来发现其中许多品种的残留污染严重和有慢性毒性。许多有机氯杀虫剂都很难降解。由于残留污染的原因,70年代开始,各国陆续禁止这些品种的生产和使用。残留污染小、现仍在使用的氯代烃类杀虫剂已为数不
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