芳氧苯氧丙酸類除草劑
芳氧苯氧丙酸類(Aryloxyphenoxypropionate,APP)除草劑是防除禾本科雜草的重要除草劑類型之一,它是20世紀60年代由Hoechst公司在將2,4-滴結構中的苯基用二苯醚替換後,並進一步研究開發了化合物禾草靈的基礎上逐漸發展起來的。1971年,確立了該類除草劑的結構模式,母環由A與B組成。從1975年開始,許多農藥公司對其原有模式結構進行修飾和改造,將一邊的A苯環改變為雜環或稠環,並向環中引入活性基團F原子等,得到了一系列活性更高、選擇性更好的除草劑。
芳氧苯氧丙酸類除草劑的除草機理
APP類除草劑主要是抑制禾本科植物體內的乙醯輔酶A羧化酶(Acetyl-CoACarboxylase,ACCase,EC6.4.1.2)的活性,進而抑制脂肪酸的合成。脂肪酸在植物體內具有重要的生理作用,它是甘油三酯的基本結構成分,而甘油三酯是主要的貯能、供能物質,由其轉化成的磷脂又是細胞膜的組成成分。脂肪酸還可轉化成調節代謝的激素類物質。ACCase是脂肪酸生物合成中的關鍵酶,由約200至240KD的2個亞單位組成。
植物體內的ACCase含有共價結合的α-生物素,它在催化ATP的生物素梭化作用點與二價金屬離子之間作為梭基載體,進而梭基轉移於乙醯輔酶A。丙二醯輔酶A是ACCase催化乙醯輔酶A所得的產物,也是脂肪酸和類黃酮生物合成過程中的一個關鍵中間產物。APP類除草劑抑制丙二醯輔酶A的生成,在進一步合成脂肪酸的過程中,進而形成油酸、亞油酸、亞麻酸、蠟質層和角質層的過程受阻,導致植物的膜結構迅速破壞,透性增強,最終導致植物的死亡。
芳氧苯氧丙酸類除草劑的生態毒性
除草劑套用過程中,除一部分藥劑附著於植物上,其餘大部分散落在土壤、大氣和水等環境中,經過一段時間後,在植物、土壤、大氣、水中沒有被分解的藥劑或其有毒代謝物,就形成了除草劑殘留。目前的研究結果表明除草劑殘留己經對作物、土壤、乃至動植物、人類造成嚴重危害。
芳氧苯氧丙酸類除草劑在環境中的殘留
商品化的芳氧苯氧丙酸類除草劑通常被加工成酯類,使得其更容易被雜草所吸收;但通常酯類物質的溶解度較小,吸附性較強,因此不容易淋溶,而更容易吸收在土壤中。如噁唑禾草靈在稻田土中的吸附平衡符合Freundlich等式,土壤吸附係數Koc為6800,表明噁唑禾草靈與土壤間具有很強的吸附力。土壤中,噁唑禾草靈迅速分解為自由酸,可以與土壤顆粒穩定結合。這種與土壤形成的結合可以阻止噁唑禾草靈酸通過土壤斷層滲入地下水中。Smith等研究發現,在對一塊麥地施藥後,約有27%的禾草靈(DM)被小麥截獲,73%進入到土壤中。在土壤中,DM在9d內就能完全降解為禾草靈酸(DC)。而DC的降解速度要慢得多,施藥126d後,表層7.5cm的土壤中仍有19%的殘留量。Hill等人對包括噁唑禾草靈酸在內的9種不同類型的除草劑分別在5種土壤中的淋溶性進行比較,亦得出噁唑禾草靈酸不易被雨水淋溶於地下。但是,DM經土壤表面施用後,風蝕損失量要比與土壤結合的量高3倍,因此,風蝕沉積物中的DM在環境中的遷移對大氣和水質量有一定的潛在影響。
芳氧苯氧丙酸類除草劑對生物的毒害
除草劑在環境中的殘留,無論對於土壤生物、水生生物還是對哺乳動物和人都會帶來嚴重的毒害。石晶波等研究精噁唑禾草靈對土壤中細菌、放線菌、真菌等三大類微生物數量表現出抑制作用,對土壤中過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶等的活性也有抑制作用。湯富彬研究表明供試土樣(青紫泥)經精噁唑禾靈處理後培養,土壤中的細菌(Bacteria)種群數量在70d培養期內與對照組相比均有不同程度增加;而放線菌(Actinomyce)和真菌(Fungi)的生長均受到一定的抑制,真菌受抑制的作用尤其明顯。
芳氧苯氧丙酸類除草劑對水生動植物及陸地非靶標動植物都具有潛在的風險。已有大量研究表明,該類除草劑會對農作物和非靶標動植物產生急性和慢性危害。1mg/L的精噁唑禾草靈和氟氰草酯就能減少三葉浮萍葉綠素a和葉綠素b的含量,濃度越大抑制作用越明顯。當2種農藥聯合作用於三葉浮萍時,還能夠表現出明顯的協同效應。