基于文献计量看我国除草剂的研究情况开题报告

1. 研究目的与意义

现代农业广泛运用农药，用于保障植物和农作物的成长。^[1]目前，粮食、蔬菜及水果的种植过程中由于不少农户未能将农药正确和合理的使用，农药污染问题经常发生，农药残留量超标相当严重。^[2]农药残留的安全问题日益受到许多国家和大众的重视，在我国粮食、蔬菜及水果中农药残留是一个普遍存在的突出问题。^[3]而除草任务作为农业生产中的重要一环，除草剂的应用不可或缺。

除草剂是指可使杂草彻底地或选择地发生枯死的药剂，又称除莠剂，用以消灭或抑制植物生长的一类物质。^[4]其中的氯酸钠、硼砂、砒酸盐、三氯醋酸对于任何种类的植物都有枯死的作用，其作用受除草剂、植物和环境条件三因素的影响。按照化学结构除草剂分为有机磷类、酰胺类、苯氧羧酸类、取代脲类、有机胂类；按作用类型分为内吸传导型、非传导型；按作用性质分为选择性、非选择性（灭生性）。^[5]世界除草剂发展渐趋平稳，常用的品种为有机化合物，可广泛用于防治农田、果园、花卉苗圃、草原及非耕地、铁路线、河道、水库、仓库等地杂草、杂灌、杂树等有害植物。

农药残留会在食品可食用的部位积累，对食用这些产品的的人类和动物构成健康危险。^[6]目前，食品中的农药残留基准是基于风险分析以及农药的正确使用下的残留浓度和国际标准参照并且设定的。^[7]除草剂的残留的数量级对农产品，以及之后对加工产品的风味以及安全产生的影响，是一个值得思考的话题。选题（农药除草剂的残留及其对食品风味与品质的影响）本着研究对残留不同数量级的农药除草剂的农产品风味的差异性入手，进而探究除草剂残留的国标合理性以及为其推荐性标准提供参考。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

本论文在查阅中国知网、acs(美国化学协会)、j-global(日本科学技术中心)等的基础上，针对食品除草剂作用机理，选取多组农作物并且同组作物作多组对照试验，在同一时期和土壤以及光照条件下采用不同喷施剂量进行培养下的同种作物收获后，经过加工处理，采用色谱法以及质谱法实现分析物的分离和定量，^[8]再进行感官评定实验。进而评价不同数量级的剂量下同种或多种除草剂对农作物以及之后作为食品的风味的差异。

拟解决的关键问题：

3. 国内外研究现状

因现代化农业的发展，为了追求高产量和高收益，除草剂被大量应用于水稻、大豆、玉米、油菜等田间杂草及草坪的防治。中国于20世纪50年代引进了化学除草技术并进行了大量的田间试验，继而使其得到了快速的发展。^[9] 其销售总额已经超过杀虫剂和杀菌剂,成为第一大类农药。^[10]

除草剂按作用机制和化学结构可分为23类，具体包括ACCase抑制剂类、ALS-咪唑啉酮类、ALS-磺酰脲类、ALS-其他类、氨基酸类、生物除草剂类、联吡啶类、氨基甲酸酯类、二硝基苯胺类、HPPD抑制剂类、PPO-二苯醚类、PPO-苯基邻苯二甲酰亚胺类、PPO-三唑啉酮类、PPO-其他类、合成植物生长素-芳香基吡啶甲酸类、合成植物生长素-酚类、合成植物生长素-吡啶类、合成植物生长素-其他类、硫代氨基甲酸酯类、三嗪类、脲类、VLCFA抑制剂类和其他除草剂类等。2019年全球除草剂市场规模为263.31亿美元，其中8个类别市场规模超过10亿美元，依次为氨基酸类、VLCFA抑制剂类、ACCase抑制剂类、ALS-其他类、其他除草剂类、三嗪类、HPPD抑制剂类、ALS-磺酰脲类等，它们的市场规模分别为60.58、23.35、19.84、15.97、15.88、13.54、11.73、11.27亿美元，合计172.16亿美元，占除草剂市场规模的68.38%，其中氨基酸类除草剂市场规模最大，占比23.6%。^[11]

中国农药市场先后有近百个除草剂产品，使用面积前20位的产品占到全国农田化学除草总面积75%左右，磺酰脲类、苯氧羧酸类、三嗪类和酰胺类除草剂是市场的主流品种。磺酰脲类除草剂以苄嘧磺隆、甲磺隆的制剂最多；苯氧羧酸类除草剂主要有2, 4-D、2甲4氯等；三嗪类除草剂主要有莠去津、扑草净、西草净制剂；酰胺类除草剂包括乙草胺、丁草胺等。其中，甲磺隆、莠去津、绿磺隆、咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚和豆磺隆是长残效除草剂占到除草总面积的15%左右。在国内，水稻主要使用的除草剂品种有丁草胺、二氯喹啉酸、吡嘧磺隆、苄嘧磺隆和甲磺隆等。丁草胺对鱼类和两栖类等水生生物毒性大，二氯喹啉酸杀草谱上存在缺欠，连续使用会造成千金子等杂草猖獗，同时能对阔叶作物造成明显伤害。小麦主要使用的除草剂品种有2, 4-D和苯磺隆，处理面积分别占小麦播种面积的20%和25%左右。2, 4-D漂移后易对周围的阔叶类作物造成的药害，苯磺隆连续施用易形成抗性杂草，残留物对后茬作物有明显影响大豆主要使用的除草剂品种有咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚、精恶唑禾草灵和豆磺隆，施用量均占大豆播种面积的15%左右。绝大部分为长残效除草剂，在作物连作和轮作农田中极易造成后茬作物药害，减产甚至绝收。玉米主要使用的除草剂品种有莠去津、百草枯和乙草胺等。其中莠去津的处理面积占玉米播种面积的15%左右，对后茬作物危害显著，对地下水污染严重，连续使用耐药杂草增加迅速。^[12]

针对不同除草剂，国内外已经采取了一些有效的措施来缓解除草剂残留带来的影响。^[13]例如，通过物理化学修复方法来减少除草剂在土壤中的残留及修复畸形生长的烟株，使用不同缓解剂缓解大豆除草剂药害和玉米药害，利用生物技术缓解长效残留除草剂对移栽水稻的药害等。但仍然存在通过翻耕灌溉等物理手段来减少土壤中除草剂的残留量的机械方法，既费时费力，又容易造成水土流失、养分淋溶和肥力损失等后果。

尽管大多数除草剂在作物中的残留都低于国家标准，但是依旧会对人类健康和环境带来影响，所以仍然需要对除草剂的施用加强管控，同时需要致力于研究除草剂残留的降解。^[14]近年来我国已有学者在这方面开展了一些积极的研究工作，由于长期偏重于除草剂对作物产量、品质及其影响因子的研究，而对作物的负效应还未引起学者们足够的重视，研究也缺乏系统的总结和比较。

伴随着除草剂的大规模使用，其残留对植物的生长，以及后续的农产品和食物的风味以及毒性的研究逐渐引起人们的关注。除草剂的残留通常指喷洒药剂后，一个时期内没有被分解而残留在环境和农产品、食品、饲料、药材中的微量药原体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称。在农药残留检测中,有机磷、有机氯及菊酯类研究较多,对除草剂残留检测研究较少。国内外检测方法有传统的气相色谱^[13]、液相色谱、液相色谱质谱联用法以及毛细管电泳法等，检测方法还在不断的更新，以满足残留限量的检测标准.^[15]净化方法有固相萃取法、凝胶渗透色谱法、液液微萃取法、浊点萃取法和分散固相萃取法等。^[10]近年来，多种除草剂在粮食和蔬菜中有不同程度的检出。为此，许多国家制定了食品中除草剂的最高残留限量，美国联邦监测计划的结果表明，美进口水果和蔬菜中农药残留违规的发生频率远高于其国产水果和蔬菜，为此鼓励其公民避免购买进口食品。^[16]在当前的国际贸易中，一些发达国家以此设置技术性贸易壁垒，严重影响了我国农产品的出口量。

表1中国知网“除草剂”检索下近10年发表论文数量

4. 计划与进度安排

1、2022年12月对于相关文献进行查阅，在学习与论题相关知识点的基础上，明确论文所针对的问题，完成开题报告并制定论文框架。

2、2022年2月至4月，在南京财经大学食品科学与工程专业楼进行实验，并完成初稿。进一步阅览相关的中外资料，根据实验的一些初步数据进一步充实论文的内容，完成论文初稿。

5. 参考文献

[1]李阔.论化学在现代农业中的应用[j].湖北农机化,2020(06):71.

[2]贺潇潇.除草剂对中药三棱品质的影响[d].南京中医药大学,2014.

[3]王正贵.除草剂对小麦产量和品质的影响及其残留特性[d].扬州大学,2011.