绪论植物化学保护.ppt

农药概论(植物化学保护),吕环照（2012.秋）,绪 论,农药学的概念以及农药的内涵 农药发展史及其趋势农药学研究的领域农药学面临的问题 农药在农业生产中的重要意义农药和化学防治的特点,一、农药学概念以及农药的内涵1、农药学概念,农药学主要研究农药的创制与合成，剂型加工，农药作用机理，病、虫、草害的抗药性与科学使用，农药残留与环境毒理等，是一门化学与生物学、环境科学、农学等相结合的交叉学科。,什么是农药？,根据农药管理条例，目前我国所称的农药(pesticides)主要是指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其它有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成或者来源于生物、其它天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。,2、农药的内涵,（1）预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和鼠、软体动物等有害生物的；（2）预防、消灭或者控制仓储病、虫、鼠和其他有害生物的，如米虫、玉米象、拟谷盗等；（3）调节植物、昆虫生长的；（4）用于农业、林业产品防腐或者保鲜的；（5）预防、消灭或者控制蚊、蝇、蜚蠊、鼠和其他有害生物的；（6）预防、消灭或者控制危害河流堤坝、铁路、机场、建筑物和其他场所的有害生物的化学物质。,二、农药发展史及其趋势,1、农药的发展史天然产物应用阶段人工制造的无机农药时期有机合成农药时期作用特异和与环境友好阶段,2、农药发展的趋势总目标目标要求研发方向和途径,天然产物应用阶段是指从人类懂得应用一些植物和矿物等天然产品防治病虫开始，直至19世纪40年代为止。,除虫菊 烟 草 鱼 藤,1、农药的发展史,植物药物：烟草、百部、狼毒、鱼藤、除虫菊、巴豆和藜芦等。矿物类：砷化物、石灰、硫磺、铜和汞等。早期人类把包括危害农作物的病、虫、草、鼠害在内的严重自然灾害视为天灾。前古希腊诗人荷马在其著作中曾提到用硫磺熏蒸可以防病治虫。公元前年罗马人使用藜芦防治虫、鼠害。,我国古代周礼中记载渭莽草、蜃炭灰、牡菊、嘉草等可用于杀虫。1637年成书的天工开物已提到白砒的烧制和应用（种苗处理），可见当时亚砷酸的生产规模及作为农药的重要性。本草纲目记载：砒石（As2O3）、雄黄（As2S3）、石灰，百部、苦参等都有杀虫作用。我国农民很早就应用鱼藤来杀虫，200年前已使用烟草防治水稻螟虫。,人工制造的无机农药时期,19世纪中期20世纪40年代；标志性事件：无机农药最早出现是石硫合剂与波尔多液。1851年，法国人格里森以等量石灰与硫磺加水共煮，制取了格里森水，石硫合剂基本定型。1882年法国人米拉特在波尔多地区发现硫酸铜与石灰水混合液能防治病害，并取名为波尔多液。1890年吉勒特提出制造砷酸钙杀虫。在莫尔顿和弗纳尔德的努力下，砷酸铅也于1894年面市，并于1906年开始大规模生产、使用。,有机合成农药时期,20世纪40年代20世纪末；标志性事件：DDT的合成与应用,1874年德国化学家Zeidler蔡德勒合成出DDT；1939年瑞士化学家Paul Mller发现DDT能够有效地杀死昆虫;1944年1月，意大利那不勒斯战役中虱传播的斑疹伤寒流行，盟军用DDT消灭了由寄生虫传播的传染病-斑疹伤寒;Mller在1948年被授予诺贝尔生理学或医学奖;1962年，美国科普作家Rachel Carson出版了寂静的春天;目前世界上大部分国家已经禁止生产、使用DDT，中国自1983年4月已停止生产并逐步停止使用。,Paul Mller(1899-1965)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1948,Rachel Carson(19071964),1）主要品种类型,（1）有机氯：DDT，666等;（2）有机磷：甲胺磷等;（3）氨基甲酸酯：灭多威等;（4）沙蚕毒素：杀螟丹等;（5）拟除虫菊酯：氯氰菊酯等。,2）特 征,（1）使用量低；（2）防效高；（3）作用迅速；（4）作用谱广；（5）毒性较高，对天敌杀伤力大，有机氯类性质稳定，不易分解，存在残留残毒等问题。,作用特异和与环境友好阶段 20世纪末 主要特征：1）作用缓慢但影响长远（虫酰肼）2）结构和作用靶标新颖（氟虫腈）3）活性高（甲维盐）4）低毒安全（康宽）5）不易产生抗药性 6）加工与使用技术明显提高（水分散粒剂）,2、农药发展的趋势,总目标:“绿色”“环保”“与环境相容（友好）”，符合现代农业的持续发展要求。,目标要求:,1）靶标新颖；2）选择性高；3）有适当持效期；4）易降解；5）不易产生抗药性；6）使用简便。,研发方向和途径:,1）从天然产物中筛选先导化合物 许多生物通过长期的自然选择和生存斗争，本身产生某些能够防御有害生物侵害的化合物，分离提纯这些物质并分析其结构，以此为模板，即可人工合成活性高的类似结构，如拟除虫菊酯、沙蚕毒素等。2）开发新型高效安全化合物例如烟碱类杀虫剂：吡虫啉，噻虫嗪和啶虫脒等。,3）开发新靶标化合物如作用于昆虫鱼尼丁受体的化合物（康宽）。导致内部钙离子无限制地释放，阻止肌肉收缩，从而使害虫迅速停止取食，出现肌肉麻痹、活力消失、瘫痪，直至彻底死亡。4）发展昆虫生长发育调节剂主要指保幼激素、蜕皮激素、几丁质合成抑制剂和不育剂等。它们并不直接杀死害虫，但能够干扰害虫的行为或生理生化过程，达到控制害虫种群的目的。如烯虫酯、虫酰肼和灭幼脲等。,5）改造老品种，研制新剂型一些老品种经结构改变，高毒变低毒，或在环境中稳定性降低。如从甲胺磷开发出乙酰甲胺磷；从克百威到丁硫克百威、丙硫克百威。新化合物毒性下降到20-50分之一，活性不变，杀虫谱发生变化。加工剂型溶剂已转用安全的，如以水为主的悬浮剂（SC）、干悬浮剂（DF）、片剂（DT）、水溶性粒剂（SG）、水分散性粒剂（WG）和水乳剂（EW）等6）基因工程应用将抗虫抗病或抗除草剂基因转入作物体内，培育新的转基因作物，如抗虫棉、玉米和马铃薯；以及抗草甘膦大豆、玉米、棉花等。,基因工程防治：以Bt棉为例 优点：1.可以减少化学农药的使用 2.对靶标害虫防效较高，特别是钻蛀性害虫 3.抗虫棉能够持续表达杀虫蛋白，与其他措施兼容性好 4.和化学农药无交互抗性 5.对非靶标生物安全 6.对环境安全 缺点：1.很难同时防治同一作物上的多种病虫害 2.选择压持久，有潜在抗性风险 3.易导致次要害虫上升关键：不仅仅是纯技术上的问题,三、农药学研究的领域,1）农药合成和生产；2）农药的加工及应用技术；3）农药的作用机理和有害生物的抗药性；4）农药的生物测定；5）农药分析及残留；6）农药毒性和毒理；7）农药环境毒理等。,四、农药学面临的问题,1、抗药性2、残留毒性3、再猖獗4、次要害虫上升为主要害虫,抗药性(Resistance)：昆虫具有耐受杀死正常种群大部分个体药量的能力，在其种群中发展起来的现象。交互抗性（Cross Resistance）：昆虫的一个品系由于相同的抗性机理或相似作用机理或类似化学结构，对于选择药性以外的其它从未使用过的一种药剂或一类药剂也产生抗药性的现象。负交互抗性：指昆虫的一个品系对一种杀虫剂产生抗性后，反而对另一种未用过的药剂变得更为敏感的现象。多抗性（Multiple Resistance）：指昆虫的一个品系由于存在多种不同的抗性基因或等位基因，能对几种或几类药剂都产生抗性。,1、抗药性,杀虫剂起了选择压力的作用。抗药性程度，一般通过比较抗性品系和敏感品系的致死中量的倍数来确定，对农业害虫来说，如果抗性倍数在5倍（卫生害虫在5-10倍）以上，一般说昆虫已产生了抗药性。抗性倍数愈大，其抗性程度愈高。,2、残留毒性,残留毒性(Residue)：农药使用后，农药及其代谢物的物质残存。农药残留主要由于一部分农药具有很强的化学稳定性，施用后不易降解，仍有大部分或部分残留在土壤中，作物上及其它环境中。其危害严重，主要有：对作物的污染；对后茬作物的影响（药害）；对大气、水系和土壤的污染；对水生动物、禽、兽、食品、人体污染；生物富集作用；杀伤天敌昆虫、蜘蛛、螨类、蜜蜂、家蚕和土壤生物等。,农药,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,非靶标生物：鱼、虾等水生生物 鸟禽等野生生物 益虫 微生物,非靶标作物：后茬作物 周边作物,使用,人、畜,3、再猖獗,再猖獗(Resurgence)：是指使用某些农药后，害虫密度在短时期有所降低，但很快出现比未施药的对照区增大的现象。害虫再猖獗的原因是复杂的，概括起来有：1、天敌区系的破坏；2、杀虫剂残留或代谢物对害虫的繁殖有刺激作用；3、化学药剂改变了寄主植物的营养成分等。,再猖獗的报道很多。如田间施用溴氰菊酯后，会导致稻褐飞虱再猖獗，原因之一在于其对天敌的杀伤力大于褐飞虱，导致了天敌数量的降低。此外，溴氰菊酯还可刺激雌性褐稻虱的产卵量，并使水稻有更多的分蘖和叶片，导致褐稻虱的迁入量的增加。在常用浓度下，西维因、甲基对硫磷、克百威和马拉硫磷等极易显著的使柑橘叶螨产生再猖獗。施药次数越多，越易产生再猖獗。,4、次要害虫上升为主要害虫,例如：有效防治棉铃虫后，棉田的烟粉虱和绿盲蝽危害加重；利用抗虫棉后棉田螨害严重；阔叶作物田的阔叶杂草防除难等。,世界五大难题：人口、粮食、能源、自然资源、环境问题人口,1975：40.58亿，耕地14.8亿公顷,2000：60.52亿，耕地15.5亿公顷,2005：64.77亿,21世纪中叶：90-120亿,五、农药在农业生产中的重要意义,人口增加了50%耕地增长不到5%,病、虫、草、鼠等有害生物对农作物及其产品造成的损失平均为收获量的30%35%,收获后的损失估计为10%20%。,人们与农业有害生物的斗争是永无止境的！化学防治是各种防治措施中最有效的一种！,六、农药和化学防治的特点,高效性：许多新的化合物每亩使用的有效成分质量在1g或1g以下。如硝基亚胺类、二酰胺类杀虫剂、甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂、磺酰脲类、咪唑啉酮类除草剂等。,速效性：对害虫的击倒速度可以在10分钟以内，甚至更短！如拟除虫菊酯类杀虫剂对蚊子 的击倒速度可以在数秒钟以内。,方便性：单位时间和劳动者可以实施大面积防治，对于防治一些暴发性病虫害尤为重要。,实用性：机动灵活，可在多种场合任意使用，又可因剂型、机械等条件的配合而广 泛应用。大多数农药品种的施用没有地域及生物种群的限制，此外，农药可以大规模工业化生产、产量及质量容易得到保证；品种及剂型繁多，可供选择的余地很大。,应急性：突发灾害发生时唯一有效方法。在突发或暴发性病虫害时，如蝗虫、粘虫和飞虱以及锈病和白粉病发生时，只有采用化学防治方法才能够快速、及时将其扑灭。,2002年亚洲飞蝗从境外迁入,2005年大量西藏飞蝗成虫迁入青稞田危害,小麦条锈病,经济性：省工、省钱、省时间、防治及时。一般情况下为：投资1元可收入2.89-29元，经济效益为成本的6倍以上。,农药在各种作物的生产成本中所占的比例,日本：未用除草剂，每亩（折算）需除草工时为330小时 使用除草剂，每亩（折算）仅为28.8小时,增产：,节省劳力：,救救我们吧！保护我们就是保护你自己！,教 材,徐汉虹主编植物化学保护第四版 2007 中国农业出版社,参考书,1、陈年春，农药生物测定技术，北京农大出版社。2、屠予钦，农药使用技术原理，上海科技出版社。3、唐振华,农药害虫抗药性，中国农业出版社。4、赵善欢，昆虫毒理学，中国农业出版社5、吴文君，农药学原理，陕西科学出版社。,杂 志,农药、世界农药、农药学学报、植物保护、植物保护学报、昆虫知识、昆虫学报、中国农业科学、Pesticide Science、Pesticide Biochemistry and Physiology、Pesticide World、Agricultural Chemicals、Agricultural Chemicals Research、Chemical Abstracts.CA、Journal of agricutural and food chemistry、Journal of Economical Entomology,复习思考题,1、什么是农药？2、当前农药面临的问题有哪些？3、化学防治有什么特点？,