农用杀虫剂:分类、特点与应用全解析
在农业生产中,农用杀虫剂是防治害虫、保障农作物产量与质量的关键武器。其种类繁多,分类方式多样,不同类型的杀虫剂各具特点与适用范围。
一、农用杀虫剂分类
(一)按作用形式分
1、触杀型:这类杀虫剂依靠药液与害虫身体表面接触,随后渗透进入害虫体内发挥杀虫作用,致使害虫中毒死亡。常见的有辛硫磷、马拉硫磷、毒死蜱、溴氰菊酯、氰戊菊酯等。例如,在果园防治蚜虫时,可使用溴氰菊酯,其药液接触蚜虫体表后,能迅速破坏蚜虫的生理机能,使蚜虫短时间内死亡,从而有效控制蚜虫数量,保护果树叶片免受侵害。
2、内吸型:其独特之处在于无需直接接触害虫身体即可实现杀虫目的。当药液喷施到植物上,植物吸收部分药液并在体内扩散,害虫取食植物后便会出现中毒症状乃至死亡,且对人体无不良影响。像吡虫啉、杀虫单、杀虫双、烯啶虫胺、啶虫脒等都属于此类。以防治水稻飞虱为例,使用吡虫啉进行喷雾处理,水稻吸收吡虫啉后,飞虱吸食水稻汁液时就会摄入药剂,进而中毒身亡,这种方式能在大面积稻田中有效控制飞虱危害,保障水稻生长。
3、胃毒型:主要针对咀嚼式咬食、啃食的害虫,如鳞翅目类(如菜青虫、棉铃虫等)和鞘翅目类(如甲虫类害虫)害虫。敌百虫、灭幼脲、苏云金杆菌等是常用的胃毒型药剂。比如在蔬菜种植中,针对菜青虫的防治,可施用灭幼脲,菜青虫在啃食含有灭幼脲的蔬菜叶片时,药剂进入其体内,干扰其正常的生长发育过程,使幼虫不能正常蜕皮或化蛹,最终死亡,从而保护蔬菜免受其害。
4、熏蒸型:通过熏蒸作用,药剂以气体状态被害虫吸入呼吸系统,进而进入虫体导致其中毒死亡,达到防治害虫的效果。磷化铝、硫酰氟、1 - 甲基环丙烯、溴甲烷等是常见的熏蒸型杀虫剂。不过,使用熏蒸剂时务必做好防护措施,防止中毒事件发生。在粮食仓储中,为防止害虫滋生,可使用磷化铝进行熏蒸处理,磷化铝在空气中分解产生磷化氢气体,这种气体能渗透到粮食堆的各个角落,使隐藏在其中的害虫吸入后中毒死亡,确保粮食在储存期间的质量与安全。
(二)按毒理作用分
1、神经毒剂:主要作用于害虫的神经系统,干扰神经信号的传递,使害虫的生理活动紊乱而死亡。滴滴涕、对硫磷、呋喃丹、除虫菊酯等均属于此类。例如,对硫磷能够抑制害虫神经组织中的胆碱酯酶活性,导致神经递质乙酰胆碱在突触间隙大量积累,使害虫持续处于兴奋状态,最终因能量耗尽而死亡。这种作用机制使得神经毒剂在防治多种害虫时都能发挥显著效果,但同时也由于其对神经系统的强烈作用,部分神经毒剂对哺乳动物也存在较高毒性,使用时需格外谨慎。
2、呼吸毒剂:通过抑制害虫的呼吸酶来发挥作用,如氰氢酸等。呼吸酶被抑制后,害虫的呼吸作用受阻,无法正常获取能量,细胞代谢紊乱,最终导致死亡。在一些密闭的温室环境中,针对特定害虫,可谨慎使用呼吸毒剂,使其在相对封闭的空间内迅速发挥作用,阻断害虫的呼吸代谢,从而有效控制害虫数量,但使用过程中要严格控制剂量和环境条件,避免药剂残留对后续作物生长产生不良影响。
3、物理性毒剂:这类毒剂的作用方式较为特殊,如矿物油剂可堵塞害虫气门,使害虫无法正常呼吸;惰性粉可磨破害虫表皮,破坏其体壁的完整性,导致害虫体内水分散失和微生物感染,最终致死。在果园防治一些小型害虫时,可适当使用矿物油剂,在害虫体表形成一层油膜,不仅能堵塞气门,还能在一定程度上阻止害虫产卵和传播病菌,起到综合防治的效果,同时对环境的污染相对较小。
4、特异性杀虫剂:这类杀虫剂能够引起害虫生理上的反常反应。包括驱避剂,可使害虫远离作物;诱致剂,如性诱或饵诱可诱集害虫;拒食剂,能抑制害虫味觉使其不再取食,最终因饥饿而死;不育剂,作用于成虫生殖机能,使雌雄之一不育或两性皆不育;昆虫生长调节剂,影响害虫生长、变态、生殖等过程。例如,在一些高附加值作物种植区,为避免害虫直接危害作物,可使用驱避剂,如天然植物提取的某些成分,散发特殊气味使害虫不敢靠近,减少害虫与作物的接触机会,从而降低害虫危害风险,同时也符合绿色环保的种植理念。
(三)按来源分
1、无机和矿物杀虫剂:如砷酸铅、砷酸钙、氟硅酸钠和矿油乳剂等。这类杀虫剂历史较为悠久,但一般药效相对较低,在使用过程中还容易对作物造成药害,而且砷剂对人体毒性较大。随着有机合成杀虫剂的大量涌现,自 20 世纪中叶以来,大部分无机和矿物杀虫剂已逐渐被淘汰,仅在一些特殊的防治场景或特定地区有少量应用。例如,在某些偏远地区,由于缺乏新型杀虫剂的供应或针对特定抗药性害虫的应急处理时,可能会谨慎使用矿油乳剂等相对安全的矿物杀虫剂,但使用时必须严格遵循相关安全规范,防止对环境和人体健康造成损害。
2、植物性杀虫剂:全球范围内约有 1000 多种植物具有对昆虫或多或少的毒力,其中广泛应用的有除虫菊、鱼藤和烟草等。此外,有些植物还含有类似保幼激素、早熟素、蜕皮激素活性物质。如从喜树的根皮、树皮或果实中分离的喜树碱对马尾松毛虫有很强的不育作用。植物性杀虫剂具有来源天然、对环境相对友好、不易产生抗药性等优点。在有机农业或绿色农业生产中,常使用除虫菊素提取物来防治害虫,其能够快速击倒害虫,且在环境中易分解,不会造成长期残留污染,同时对害虫的天敌影响较小,有利于维持生态平衡。但植物性杀虫剂也存在一些局限性,如有效成分含量相对较低,提取和制备成本较高,药效持续时间较短等,在大规模农业生产中的应用受到一定限制。
3、有机合成杀虫剂:
有机氯类:如 DDT、六六六、硫丹、毒杀芬等。DDT 和六六六曾在过去产量巨大且应用广泛,但因其容易在生物体中蓄积,对生态环境和人类健康造成潜在威胁,从 20 世纪 70 年代初开始在许多国家被禁用或限用。不过,硫丹等少数有机氯类杀虫剂在一些特定地区和作物上仍有少量使用,但也面临着严格的监管和逐步淘汰的趋势。
有机磷类:如对硫磷、敌百虫、乐果等,品种多达 400 个以上,产量位居杀虫剂首位。有机磷杀虫剂具有杀虫谱广、作用方式多样(多数兼有触杀、熏蒸等作用)等特点。例如在农田防治多种害虫时,对硫磷可有效杀灭多种害虫,但由于其对哺乳动物急性毒性较大,在使用过程中必须严格按照规定的剂量、方法和安全间隔期使用,防止农产品残留超标和人畜中毒事故发生。
氨基甲酸酯类:如西维因、呋喃丹等。这类杀虫剂是在研究天然毒扁豆碱生物活性和化学结构基础上发展起来的,其作用机制类似于有机磷杀虫剂,具有触杀、胃毒和内吸杀虫作用。一般杀虫范围不如有机磷杀虫剂广,但不少品种具有高效、毒性较低、选择性较强的特点。在一些蔬菜、果树种植中,可选择使用西维因等氨基甲酸酯类杀虫剂防治特定害虫,在有效控制害虫危害的同时,降低对环境和有益生物的影响。
拟除虫菊酯类:如氰戊菊酯、溴氰菊酯等。这类杀虫剂是模拟除虫菊花中所含天然除虫菊素合成的,具有高效、杀虫谱广、对人畜和环境较安全的特点。其作用方式主要是触杀和胃毒作用,无内吸作用,有的品种具有一定渗透作用。自 20 世纪 80 年代初在中国开始使用后得到广泛推广应用。然而,由于长期大量使用,害虫容易对其产生抗药性,如在华北地区对瓜(棉)蚜的防治效果已显著下降,目前多采用与其他类型杀虫剂轮换或复配使用的策略来延缓抗药性的产生。
有机氮类:如杀虫脒、杀虫双等。这类杀虫剂在水稻害虫防治等方面有一定应用,具有独特的杀虫作用机制和较好的防治效果。例如杀虫双在水稻田防治螟虫等害虫时,能够有效控制害虫危害,且对水稻安全性较好,但在使用过程中也需要注意合理用药,避免对水生生物等造成不良影响。
4、昆虫激素类杀虫剂:如多种保幼激素、性外激素类似物等。这类杀虫剂通过干扰害虫的内分泌系统,影响其生长发育、繁殖等生理过程来达到防治目的。例如,性外激素类似物可用于害虫的监测和诱捕,通过在田间设置性诱捕器,释放少量性外激素类似物,吸引雄性害虫前来,从而达到监测害虫种群数量和减少害虫交配繁殖的效果,是一种绿色环保的害虫防治辅助手段,在害虫综合防治体系中具有重要地位,但一般不能单独作为大规模杀伤性杀虫剂使用。
(四)按毒性分
可分为剧毒、高毒、中毒、低毒四种。在实际使用中,必须严格根据农药登记的适用范围、使用方法和安全注意事项,选择合适毒性等级的杀虫剂。对于高毒和剧毒杀虫剂,其使用受到严格限制,一般仅在特定的防治场景(如卫生防疫、检疫处理等)且有专业人员指导下使用,以确保人畜安全和环境安全。而在农业生产中,尽量优先选用低毒、中毒杀虫剂,并遵循正确的使用剂量和安全间隔期,减少农药残留对农产品质量和生态环境的影响。例如,在蔬菜种植区,应严禁使用剧毒和高毒杀虫剂,多采用低毒的生物杀虫剂或植物性杀虫剂,保障蔬菜的食用安全。
二、常见的人工合成农药杀虫剂
(一)有机磷酸酯类杀虫剂
简称有机磷杀虫剂,其核心杀虫作用机制是抑制昆虫体内神经组织中胆碱酯酶的活性。当胆碱酯酶被抑制后,神经信号传导过程中,乙酰胆碱无法正常分解,导致神经持续处于兴奋状态,引起一系列神经系统中毒症状,最终致使害虫死亡。这类杀虫剂品种极为丰富,开发应用历史久远,使用范围广泛。自对硫磷成为全球用量最大、最重要的有机磷杀虫剂以来,已有 50 年历史,至今有机磷仍然是关键的杀虫剂类型,已商品化的品种多达 200 多种,常用的有数十种。多数有机磷杀虫剂兼具触杀、熏蒸等多种杀虫作用方式,一般品种杀虫谱广泛,但也有部分品种具有较好的选择性。使用者应依据具体防治对象和应用场合,精准选择合适的使用方法。不过,这类杀虫剂中有不少品种对哺乳动物急性毒性较大,所以在使用过程中务必高度重视其安全性。例如在果园防治食心虫时,可选用马拉硫磷,它具有较强的触杀和胃毒作用,能有效杀灭食心虫,但在施药时,操作人员必须穿戴防护服、口罩等防护装备,施药后严格遵守安全间隔期,防止人畜误食或接触残留药剂。
(二)拟除虫菊酯类杀虫剂
这是模拟除虫菊花中所含天然除虫菊素而合成的一类杀虫剂,由于化学分子结构与天然除虫菊素相似,故而统称为拟除虫菊酯类杀虫剂。此类杀虫剂具有高效、杀虫谱广、对人畜和环境较安全的显著特点。重要的品种已达 60 多种,且仍在持续发展之中。其主要作用方式为触杀和胃毒作用,无内吸作用,部分品种具有一定渗透作用。自 20 世纪 80 年代初在中国开始应用后,短期内便得到广泛推广。但长期使用导致害虫容易产生抗药性,如在华北地区,其对瓜(棉)蚜的防治效果已大幅下降,几乎丧失防治价值。目前,多采用与其他类型杀虫剂轮换或复配使用的策略,以延缓抗药性的产生并提高防治效果。例如在蔬菜大棚中防治白粉虱,可将溴氰菊酯与吡虫啉复配使用,既能发挥溴氰菊酯高效触杀的优势,又能借助吡虫啉的内吸作用,实现对白粉虱的全面防控,同时降低单一药剂使用导致抗药性快速产生的风险。
(三)氨基甲酸酯类杀虫剂
此类杀虫剂的分子中均有氨基甲酸的分子骨架,所以统称为氨基甲酸酯类。其是在研究天然毒扁豆碱生物活性和化学结构的基础上发展起来的,从来源上划分属于植物源杀虫剂。自 1956 年第一个商品化的品种甲萘威(即西维因)问世后,已有 50 年的发展历程,现已成为一类重要的杀虫剂。目前商品化的品种已有 50 多个,但真正大规模生产使用的大吨位品种仅 10 多个。此类杀虫剂的中文通用名均用 “威” 作后缀,如灭多威、涕灭威、克百威等。其作用机制类似于有机磷杀虫剂,具备触杀、胃毒和内吸杀虫作用,不过一般杀虫范围不如有机磷杀虫剂广泛。不少氨基甲酸酯类杀虫剂品种具有高效、毒性较低、选择性较强的特点。在一些果树种植中,针对特定的害虫防治,如使用西维因防治苹果树上的卷叶蛾,能够在有效控制害虫危害的同时,减少对果园生态环境中有益生物(如捕食性昆虫、蜜蜂等)的影响,有利于维持果园生态平衡,但使用时仍需遵循相关规定,防止药剂残留超标。
(四)沙蚕毒素类杀虫剂
沙蚕是一种生活在海滩泥沙中的环节蠕虫,体内含有一种有毒物质叫沙蚕毒素,对害虫有很强的毒杀作用。基于对天然沙蚕毒素的杀虫活性、有效成分、化学结构、杀虫机制等方面的深入研究,人们仿生合成了一类生物活性和作用机制类似天然沙蚕毒素的有机合成杀虫剂。这类杀虫剂品种虽不多,但杀虫谱较广,尤其在水稻害虫防治领域应用广泛,如杀双和杀虫单。其主要作用机制是作用于神经节胆碱能突触,阻遏昆虫中枢神经系统的突触传导,致使昆虫死亡。一般兼有触杀和胃毒作用方式,部分品种还具有熏蒸作用。由于杀虫作用靶标与有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类杀虫剂不同,所以对这些类型杀虫剂产生抗药性的害虫无交互抗药性问题。然而,沙蚕毒素类杀虫剂对家蚕有极强的杀伤力,桑叶上只要有微量药剂残留,家蚕食用后就会中毒死亡。在养蚕地区使用此类杀虫剂时,若采用细雾喷洒方式,微小雾滴极易飘移,导致桑叶被污染,进而造成家蚕中毒死亡。因此,在养蚕地区的水稻田使用此类杀虫剂时,必须高度重视克服药剂飘移问题,可采取设置防风屏障、调整施药时间和喷头方向等措施,减少药剂飘移风险。
(五)昆虫生长调节剂类杀虫剂
昆虫生长调节剂(insect growth regulators,简称 IGR)是通过抑制昆虫生理发育来实现杀虫目的的一类药剂,如抑制蜕皮、抑制新表皮形成、抑制取食等,最终导致害虫死亡。由于其作用机理不同于以往作用于神经系统的传统杀虫剂,具有毒性低、污染少、对天敌和有益生物影响小等优势,有助于可持续农业的发展,有利于 “无公害” 绿色食品生产,有益于人类健康,因此被誉为 “第三代农药”、“21 世纪的农药”、“非杀生性杀虫剂”、“生物调节剂(bioregulators)”、“特异性昆虫控制剂(novel materials for insect control)”。因其符合人类保护生态环境的总体目标,契合各国政府和民众对农药污染解决途径的关注热点,所以成为杀虫剂研究与开发的重点领域。例如,在一些蔬菜种植基地,使用昆虫生长调节剂如灭幼脲防治菜青虫,可在不影响蔬菜品质和环境安全的前提下,有效控制菜青虫的种群数量,减少化学农药的使用量,提高农产品的安全性和市场竞争力。
(六)微生物源杀虫剂
利用细菌、真菌、病毒和微孢子虫等来控制防治害虫,这些微生物被称为病原微生物;利用微生物的发酵产物生产的杀虫物质称为抗生素,这些病原微生物和抗生素都来源于微生物,因此统称为微生物源杀虫剂。目前世界上已分离出昆虫病原细菌 90 多种和变种,已知的昆虫病原真菌有 530 余种,已知的病原病毒达 700 种以上,但商品化的仅有苏云金杆菌、白僵菌、绿僵菌、NPV 病毒等少数几种。用于防治害虫的微生物(源)杀虫剂一般具有安全、选择性较强的特点。有的品种虽然原药毒性高,但由于每亩有效成分用量很低,加工成制剂使用也是安全的。不过,微生物(源)杀虫剂的应用效果受环境影响较大,药效发挥相对缓慢,防治暴发性害虫效果欠佳。例如在森林害虫防治中,可使用白僵菌防治松毛虫,白僵菌通过孢子接触松毛虫后,在适宜的温湿度条件下,在松毛虫体内生长繁殖,使松毛虫致病死亡,但在高温干旱或低温高湿等极端环境下,白僵菌的孢子萌发和生长繁殖会受到抑制,影响防治效果,所以在使用时需要综合考虑环境因素,选择合适的施药时机。
(七)植物源杀虫剂
许多植物体内含有杀虫活性物质,可直接或间接用作杀虫剂。我国古代就有使用艾蒿叶熏蚊蝇的记载。除了直接利用含有杀虫物质的植物的某些部位,如除虫菊花、鱼藤的根粉碎成粉状或用水浸出液作杀虫剂使用外,还可用化学溶剂将植物中的杀虫活性物质提取出来,加工成合适的剂型使用。常用的植物源杀虫剂如烟碱、鱼藤酮、除虫菊素、印楝等。
通常植物中杀虫活性物质的含量很少,因此靠种植杀虫植物作为商品杀虫剂的来源并不经济。研究植物中的杀虫活性物质的化学结构,再进行人工模拟合成,是发展杀虫剂的重要途径。拟除虫菊酯类杀虫剂就是在研究除虫菊素的化学结构的基础上仿生合成出来的。
(八)新型农药杀虫剂
“新型” 杀虫剂是相对于 “常规” 杀虫剂而言的,一般人们将 20 世纪发展起来的有机氯、有机磷、氨基甲酸酯及拟除虫菊酯类杀虫剂等称为常规杀虫剂。近年来发展的一系列新型杀虫剂品种或者结构新颖,或者杀虫作用机制独特而不同于常规杀虫剂,如吡虫啉、吡蚜酮、啶虫脒、丁醚脲等,而且与常规杀虫剂相比,具有更高的环境相容性。
这些新型杀虫剂往往针对特定害虫具有卓越的防治效果,同时对非靶标生物和环境的影响较小。以吡虫啉为例,它主要作用于害虫的神经系统,对刺吸式口器害虫如蚜虫、飞虱等有特效,通过干扰害虫的神经传导,使其麻痹死亡。在农业生产中,吡虫啉广泛应用于多种作物的害虫防治,不仅能有效控制害虫数量,保障作物产量,还因其低毒、低残留的特性,减少了对农产品质量安全的威胁以及对土壤、水体等生态环境的污染。
(九)杀螨剂
螨类属于蜘蛛纲,与昆虫纲的害虫在形态上有很大差异,在对药物的敏感性方面也有不同。有些农药对螨类特别有效,而对昆虫类的害虫毒力相对较差或无效,因此,特称为杀螨剂。有许多杀虫剂兼具杀螨作用,如有机磷杀虫剂中很多品种都具有杀螨作用,杀螨剂硫磺也有很好的杀螨活性,矿物油对害螨也有很好的杀灭作用。杀螨剂分无机硫杀螨剂和有机合成杀螨剂两大类。无机硫杀螨剂硫磺在杀菌剂部分已介绍,在此省略。这类杀螨剂一般指只杀螨不杀虫或以杀螨为主的药剂。一般对人畜等高等生物具有较高的安全性。
在果园管理中,柑橘红蜘蛛是常见的害螨,严重影响柑橘的生长和果实品质。针对柑橘红蜘蛛的防治,可选用专门的有机合成杀螨剂,如螺螨酯。螺螨酯具有独特的作用机制,它能够抑制害螨体内脂质的合成,从而影响螨卵的孵化和幼螨、若螨的发育,使其不能正常生长繁殖,达到控制螨害的目的。在使用杀螨剂时,需要注意合理用药,避免连续单一使用同一种杀螨剂,防止害螨产生抗药性。可采用不同作用机制的杀螨剂轮换使用或复配使用的策略,如将螺螨酯与阿维菌素复配,既能发挥螺螨酯长效控螨的优势,又能借助阿维菌素的速效性,提高杀螨效果,保障果园的健康生产。
总之,农用杀虫剂的种类丰富多样,每种类型都有其独特的特点、作用机制和适用范围。在农业生产实际应用中,需要综合考虑作物种类、害虫类型、环境条件以及农产品质量安全等多方面因素,合理选择和使用杀虫剂,遵循科学用药原则,以实现高效防治害虫、保障农业生产可持续发展的目标。同时,随着科技的不断进步和人们对环境保护要求的日益提高,新型、绿色、环保的杀虫剂研发将成为未来农业植保领域的重要发展方向,不断推动农业生产向着更加安全、高效、可持续的方向迈进。
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