農(nóng)藥使用技術(shù)的基本原理

一、農(nóng)藥使用的毒理學(xué)

要?dú)⑺阑蚩刂朴泻ι?，必須使農(nóng)藥和有害生物發(fā)生有效接觸，農(nóng)藥和生物體的有效接觸及農(nóng)藥進(jìn)入生物體發(fā)生的生理生化方面的變化過程是比較復(fù)雜的，對于農(nóng)藥使用技術(shù)來講，與毒理學(xué)反應(yīng)相比，比較重要的是宏觀毒理學(xué)。

（一）殺蟲劑的使用

害蟲以咀嚼、吸食、鉆蛀等各種方式危害農(nóng)作物，因此農(nóng)藥與這些不同危害方式的昆蟲發(fā)生有效接觸的方式可分為觸殺、胃毒、內(nèi)吸殺蟲、熏蒸等作用。

1．觸殺作用。通過同害蟲發(fā)生接觸而引起害蟲中毒的藥劑稱為觸殺劑，這種作用方式稱為觸殺作用。觸殺作用在昆蟲體壁上開始，昆蟲的體壁分三層，即上表皮、外表皮、內(nèi)表皮，對觸殺劑來說，最重要的是上表皮。上表皮是由表皮質(zhì)組成的，表皮質(zhì)是蛋白質(zhì)與聚合酚形成的角質(zhì)層，在角質(zhì)層外面有一層薄的蠟質(zhì)層，蠟質(zhì)層雖然很薄，但對藥劑與害蟲的接觸和穿透起著決定性的作用。蠟質(zhì)層是由長碳鏈的脂肪酸與脂肪酸或這兩種物質(zhì)形成的酯組成，是不能被水潤濕的蠟狀物質(zhì)。因此，昆蟲的體壁有很強(qiáng)的拒水性，但油類卻能與蠟質(zhì)層互相親和，稱為親脂性，因此觸殺劑一般應(yīng)有親脂性，但如果在水中加入具有潤濕展布性能的物質(zhì)，如肥皂、洗衣粉就能使水在蠟質(zhì)層上潤濕和展散，這類物質(zhì)稱為潤濕展布劑，是農(nóng)藥噴霧中很重要的輔助物質(zhì)。

另外，昆蟲體壁上有很多附屬器官，常是觸殺劑很容易侵入的部位，如感覺器官有觸角、感覺毛、化學(xué)感受器等，這些器官與體內(nèi)神經(jīng)觸突相聯(lián)結(jié)，而神經(jīng)系統(tǒng)外膜也是親脂的，所以觸殺劑在神經(jīng)系統(tǒng)上傳導(dǎo)速度快，致毒作用發(fā)揮得很快。此外觸殺劑還可以從昆蟲的氣孔進(jìn)入，條件是藥液必須潤濕昆蟲體壁和氣孔壁，并有足夠的粘度。昆蟲體軀的節(jié)間膜也很容易受傷，粉劑的粉粒進(jìn)人節(jié)間膜會(huì)擦傷膜的表面，使藥劑更易侵人蟲體，膜體受傷還會(huì)引起昆蟲體內(nèi)水分喪失，使昆蟲難以維持生命。

大多數(shù)觸殺劑的致毒作用最終是在昆蟲體內(nèi)的神經(jīng)系統(tǒng)上表現(xiàn)出來，因此藥劑的理化性質(zhì)與昆蟲體壁接觸情況都會(huì)影響觸殺效果。昆蟲和藥劑接觸有兩種情況，一種是藥劑直接噴到蟲體上，對昆蟲來說是被動(dòng)接觸，另一種是把藥劑噴灑到昆蟲活動(dòng)的植物表面上，當(dāng)昆蟲運(yùn)動(dòng)時(shí)，才與藥劑發(fā)生接觸，是一種主動(dòng)接觸。在實(shí)踐中，主動(dòng)接觸比較普遍，因此要求在噴灑觸殺劑時(shí)，做到藥劑噴灑均勻，使害蟲有充分的機(jī)會(huì)與藥劑發(fā)生有效接觸，取得較好的防治效果。

2．胃毒作用。被害蟲取食后在消化道內(nèi)發(fā)生致毒作用的殺蟲劑是胃毒劑，這種作用方式稱為胃毒作用，胃毒作用只對咀嚼式口器的害蟲發(fā)生作用。

害蟲的消化道是體壁向內(nèi)凹陷而成，它的構(gòu)造和體壁相似，但消化道的中段和后段表皮沒有蠟質(zhì)層和見丁質(zhì)層，有利于親水性物質(zhì)的通透，因此親脂性觸殺劑不能表現(xiàn)胃毒殺蟲作用。

胃毒殺蟲劑在植物表面上的沉積量及沉積均勻度與胃毒殺蟲作用效果有關(guān)，沉積均勻，沉積量大，同樣毒力水平的藥劑或同一種藥劑，害蟲吃掉較少的植物就可能很快中毒。但如果在沉積密度低的部分取食，可能中毒很慢或不中毒。因此，藥劑的使用技術(shù)也會(huì)影響到胃毒劑毒殺作用表現(xiàn)和實(shí)際防治效果。另外，害蟲的取食量差異很大，同一種害蟲其幼蟲不同齡期取食量有很大差別，一般情況下低齡幼蟲取食量小、易感毒，是比較有利的防治時(shí)期。因此，胃毒殺蟲劑的使用技術(shù)關(guān)鍵是要求藥劑達(dá)到一定密度，并在植物表面粘附比較牢固。

3．內(nèi)吸殺蟲作用。藥劑被植物吸收后能在植物體內(nèi)傳導(dǎo)到其他各部位發(fā)生作用，這種殺蟲劑稱為內(nèi)吸殺蟲劑，這種作用方式稱為內(nèi)吸殺蟲作用。內(nèi)吸殺蟲作用主要發(fā)生在刺吸式口器害蟲如蚜蟲、飛虱、螨類等。藥劑內(nèi)吸傳導(dǎo)隨植物體內(nèi)的蒸騰液流而進(jìn)行，因此內(nèi)吸殺蟲作用大多是向植株上部傳導(dǎo)為主。如果藥液噴灑在植物葉面上分布不均勻，就不能獲得理想的殺蟲效果。一般在常量噴霧下，藥劑主要沉積在葉片的前半部和葉緣部，葉片后部害蟲不能取得足夠的藥量，只有根區(qū)施藥時(shí)，內(nèi)吸藥劑才能向植株全身各部位傳導(dǎo)，所以內(nèi)吸殺蟲劑也同樣要注意科學(xué)使用。

4．熏蒸作用。農(nóng)藥呈氣體狀態(tài)與害蟲接觸引起害蟲中毒稱為熏蒸殺蟲作用。典型的熏蒸劑如溴甲烷有很強(qiáng)的氣化性，主要是從昆蟲的呼吸系統(tǒng)進(jìn)入蟲體內(nèi)，是一類特殊的農(nóng)藥，一般必須在密閉的空間進(jìn)行熏蒸處理。

（二）殺菌劑的使用

植物致病真菌大多以病菌抱子飛散傳病。在植物表面上，殺菌劑主要依靠其在葉面而露中的溶解或其所發(fā)出的有毒蒸氣與病原體接觸而發(fā)生致毒作用。殺菌劑在植物表面上的作用與病原菌的浸染時(shí)間、侵染特點(diǎn)和殺菌劑本身的理化性質(zhì)有很大的關(guān)系。

1．保護(hù)性殺菌作用。在病原體侵染植物之前施用殺菌劑，由于植物表面上已沉積了一層藥劑，病原物就被控制而不能萌發(fā)、人侵，從而達(dá)到保護(hù)作物免受病原菌為害的目的。這種作用方式稱為保護(hù)性殺菌作用，這種藥劑稱為保護(hù)性殺菌劑。這種藥劑在噴布以后，持效期有多長是保護(hù)性殺菌劑的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，要在植物表面有較長的持留期，藥劑對植物表面必須有較強(qiáng)的粘著能力，如波爾多液。除了藥劑本身的理化性狀之外，環(huán)境因子有很大的影響，另外殺菌劑在單位面積內(nèi)的沉積率要達(dá)到一定程度，即使受風(fēng)、雨水侵襲仍能殺傷病原菌。在實(shí)際作用中，保護(hù)性殺菌劑作用方式有兩種，一種是藥劑落在被保護(hù)的植物表面上起直接保護(hù)作用，另一種是在遠(yuǎn)離植物寄主的病原發(fā)源地使用殺菌劑直接消滅菌源，間接地保護(hù)了植物寄主免受病原菌的侵襲。

2，治療殺菌作用。治療殺菌作用就是病原菌已經(jīng)和寄主植物發(fā)生接觸或已經(jīng)侵人寄主植物組織內(nèi)后，仍可以被殺菌劑毒殺，從而阻止了病害進(jìn)一步發(fā)展。有些殺菌劑不能進(jìn)入植物體內(nèi)，只能消滅已在植物體表面上生長的病原菌，稱為鏟除作用。對于農(nóng)藥使用技術(shù)來說，保護(hù)性和治療性殺菌作用要求前者在植物表面有較強(qiáng)的持留性，而后者要求能較快地發(fā)揮作用。因此，治療性殺菌劑要求與病菌形成良好的接觸和均勻的沉積分布，并達(dá)到較高的沉積密度。

3．內(nèi)吸殺菌作用。內(nèi)吸殺菌作用是殺菌劑被植物局部吸收進(jìn)入植物體內(nèi)并能隨蒸騰液流傳導(dǎo)到植物體內(nèi)其他未施藥的部位，并能殺死該處的病原物或防止外部的病原菌入侵。內(nèi)吸殺菌作用是典型的化學(xué)治療作用，但它又并不僅限于化學(xué)治療，對尚未被病原菌侵染的植物來說又具有預(yù)防病原酋人侵的作用。內(nèi)吸殺菌劑的沉積分布要求雖然不像保護(hù)性殺菌劑和治療性殺菌劑那樣嚴(yán)格，但也要求在葉面噴灑時(shí)分布均勻。

（三）除草劑的使用

除草劑的作用對象是雜草，因此噴灑除草劑考慮的是藥劑如何與雜草發(fā)生有效接觸問題，一般除草劑的使用為土壤處理和莖葉噴霧兩種方法。莖葉處理除草劑作用方式也有兩種，一種是接觸性除草作用，一種是內(nèi)吸傳導(dǎo)作用。與雜草接觸后能引起雜草中毒的藥劑為接觸性除草劑。這類藥劑如不能與雜草發(fā)生全面有效接觸往往藥效很差。內(nèi)吸傳導(dǎo)除草劑和內(nèi)吸性殺蟲、殺菌劑基本相似，也是進(jìn)入植物體內(nèi)隨著蒸騰液流而傳導(dǎo)。而草甘膦是個(gè)特例，它的向基性傳導(dǎo)作用十分迅速，只須在雜草頂部涂抹藥液便能迅速傳導(dǎo)到根系。一般莖葉處理除草劑在雜草葉面形成有效接觸是使用時(shí)的關(guān)鍵。

二、農(nóng)藥與生物靶標(biāo)

靶標(biāo)是指噴灑的農(nóng)藥應(yīng)該到達(dá)的地方，但并不一定是表現(xiàn)毒力作用的地方。農(nóng)藥噴灑時(shí)的靶標(biāo)有兩類：一類是有害生物體，如昆蟲、雜草；另一類是有害生物棲息和活動(dòng)區(qū)域。農(nóng)藥只要噴到這些部位就能同有害生物持續(xù)不斷的接觸使之中毒死亡。這類靶標(biāo)稱為間接靶標(biāo)或靶區(qū)。在病蟲害防治中面對的是大量的間接靶標(biāo)，主要是農(nóng)作物，只要采取殘效性或保護(hù)性噴灑，只噴一次農(nóng)藥就可以在較長時(shí)間內(nèi)保持對有害生物種群的毒力壓力，使之不能迅速增殖。

過去人們把門接靶標(biāo)的范圍擴(kuò)大到整塊田，實(shí)際上有害生物極少全田均勻分布，而往往相對集中在某些部分，把農(nóng)藥噴灑在這些部分就能對有害生物的種群產(chǎn)生有效控作用，這類靶區(qū)稱為“有效靶區(qū)＂．如防治螟蟲時(shí)的“枯心團(tuán)”就是較大的有效靶區(qū)。如何使農(nóng)藥相對集中到有效靶區(qū)還涉及到有害生物行為和農(nóng)藥霧粒的運(yùn)動(dòng)行為問題。

根據(jù)病蟲的分布和活動(dòng)特征，生物靶標(biāo)有兩種類型，一種是局部密集型，如稻飛虱、麥赤霉病、麥蚜等，另一種是全株分散型如黃瓜霜霉病、棉伏蚜等。有些有害生物靶標(biāo)在不同生育期有明顯的差別，如棉蚜，在苗期為密集型靶標(biāo)，而在棉花生長中后期為分散型靶標(biāo)。因此，對于不同類型的生物靶標(biāo)必須研究采取不同的用藥技術(shù)。

三、有害生物靶標(biāo)的行為

1．有害生物在空中的行為。許多有害生物通過空氣媒介面?zhèn)鞑?，如害蟲的成蟲、病原菌的抱子。病原菌抱子在空中過于分散難以作為直接靶標(biāo)，除非是特別密集的抱子云，而有害昆蟲有許多可以利用的行為，如害蟲的集群飛行行為，如稻飛虱、飛蝗、粘蟲等。有些鱗翅目害蟲成蟲在夜間飛行的行為如棉鈴蟲。稻縱卷葉螟，這些害蟲可以作為直接靶標(biāo)。在空中集群飛行的昆蟲還有一種風(fēng)向性行為，如蝗蟲逆風(fēng)而飛、利用這種行為可在前進(jìn)方向設(shè)置一個(gè)有農(nóng)藥霧滴群組成的毒屏即農(nóng)藥霧滴云，當(dāng)蝗群飛經(jīng)時(shí)會(huì)遇到農(nóng)藥霧滴雨中毒，特別是超低容量噴霧形成的細(xì)霧滴，在空中飄浮能力強(qiáng)，能獲得良好的防治效果。

2．有害生物在植物上的行為。有害生物在植物上由于枝葉的屏蔽作用和病蟲對環(huán)境的選擇性，農(nóng)藥直接噴灑到有害生物的機(jī)會(huì)很少。有些病蟲集中在植物的某一部分棲息為害，使這些部分成為非常明確的有效靶區(qū)。如麥蚜和麥赤霉病菌集中在麥穗部為害，稻縱卷葉螟、稻薊馬、稻白葉枯病都是以葉尖開始為害的，許多蚜蟲集中在植物葉背為害，這些行為都可以充分利用，用低容量彌霧方法產(chǎn)生細(xì)霧滴，使霧滴在有效靶區(qū)產(chǎn)生高效率的撞擊，能提高防治效果，并節(jié)約農(nóng)藥。棉鈴蟲是分散產(chǎn)卵的，一片葉上只著生一個(gè)卵，二、三代棉鈴蟲卵的分布是頂尖部占15％—16％，上部蕾占12％—13％，上層葉片的正面占41％左右，下層葉片的正面著生率只有12％—13％，因此70％的棉鈴蟲分布在棉株上層較暴露的部位，只要采用自上而下的壓頂式噴霧就能獲得較好的防治效果。

由此可見，農(nóng)藥同有害生物發(fā)生有效接觸是比較復(fù)雜的過程，在此過程中，生物行為和農(nóng)藥行為是特別重要的兩個(gè)因素。

四、農(nóng)藥霧粒的行為

農(nóng)藥霧粒的運(yùn)動(dòng)取決于多種因素。其中一個(gè)基本因子是霧粒的細(xì)度，霧粒越細(xì)，分散度越高，越能提高霧粒同生物靶標(biāo)的撞擊機(jī)會(huì)，擴(kuò)大藥劑在生物靶體表面的覆蓋面積，提高藥劑的溶解速度、氣化速度和反應(yīng)速度，使藥效表現(xiàn)較快。同時(shí)提高了藥劑在空中飄浮、運(yùn)動(dòng)和水中懸浮的能力。這些性質(zhì)的變化同農(nóng)藥霧粒的運(yùn)動(dòng)行為有著密切的關(guān)系。

傳統(tǒng)的化學(xué)防治主要采用大容量噴灑法。人們希望藥劑能分布到農(nóng)作物的各個(gè)部分，實(shí)際上這種大容量噴灑法并不能使有害生物同藥劑發(fā)生有效接觸。因?yàn)榇笕萘康膰姙⒎ǖ撵F滴比較粗，易落到地面，如噴雨法、潑澆法已不屬于噴霧的范疇，噴液量雖然很高，但它們在作物上的沉積量很低，大霧滴在植物表面發(fā)生碰撞后會(huì)產(chǎn)生一種反彈力然后落到地面，即使落在植物表面上也不穩(wěn)定，霧滴會(huì)在植物表面發(fā)生滾動(dòng)現(xiàn)象。因此，近年來，用細(xì)霧噴撒法取代了大容量噴灑法，因?yàn)榧?xì)霧滴在作物表面沉積率較高，單位面積內(nèi)的藥液噴撒量可大幅降低，從而產(chǎn)生了低容量和超低容量噴撒法等新的噴藥技術(shù)。

五、農(nóng)藥行為和生物行為的關(guān)系

在農(nóng)藥使用技術(shù)問題的評價(jià)中，有害生物所攝取到的劑量是生物的種種行為和藥劑行為互相影響的綜合結(jié)果。我們在選擇農(nóng)藥使用技術(shù)時(shí)考慮的核心就是如何使農(nóng)藥的運(yùn)動(dòng)行為和生物的行為很好地配合，以獲得較高的農(nóng)藥對靶標(biāo)的沉積效率。對靶標(biāo)沉積效率的獲得，不僅有賴于噴撒機(jī)具的性能，而且要設(shè)計(jì)較好的噴撒方式和方法，采用適當(dāng)?shù)霓r(nóng)藥劑型。如水稻株形直立緊湊，葉片基本上是陡立的窄葉，不存在上、下層葉片的屏蔽作用，但霧粒在葉片上的沉積率也不高，特別是粗噴霧藥液易滾落流失，而采用細(xì)霧滴噴霧用側(cè)噴式斜噴，則霧滴在葉片上的沉積率就會(huì)大大提高。棉花株形松散，株冠大，葉片平展時(shí)，上、下層葉片有很強(qiáng)的屏蔽作用，垂直下噴時(shí)，霧粒往往達(dá)不到下層葉片，在葉片上藥液常發(fā)生流動(dòng)使農(nóng)藥向葉片前緣及葉尖部分集中，葉片背面較難受藥。但棉葉有明顯的趨光現(xiàn)象，棉葉的表面會(huì)向陽光照射的方向傾斜，使棉葉呈斜立的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，封閉的棉田小生態(tài)環(huán)境變成了開放的系統(tǒng)，霧粒能較自由地進(jìn)入棉株叢中，但也只有細(xì)霧滴才能更好利用這種開放系統(tǒng)，而霧粒的運(yùn)動(dòng)行為也明顯受劑型和相關(guān)的理化性質(zhì)影響。恰如其分地運(yùn)用生物行為和農(nóng)藥行為的關(guān)系，能有效地提高農(nóng)藥擊中有害生物靶標(biāo)的機(jī)會(huì)，提高防治效果。