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施用化学除草剂后，药剂被植物吸收，在植物体内传导，并作用于杂草，可最后杀死杂草。不同的除草剂作用原理不一，对杂草和农作物的选择性有较大差别。实践证明，只有掌握除草剂对植物的作用原理，以及对农作物和杂草的选择性，才能安全使用化学除草剂，提高使用效果。
除草剂的杀草原理
除草剂被植物吸收后，形成复杂的多种因素，对植物的正常生理化过程起着某种干扰作用。杂草吸收除草剂后，在杂草不断进行物质交换和能量代谢的过程，也就是吸收养分进行同化作用和排除废物进行异化作用的过程。这种新陈代谢的某些重要环节受到阻碍或破坏，生命就会停止或受到抑制。利用除草剂，可使杂草这些重要环节受到阻碍和破坏，生理生化失去平衡，使杂草的生命停止或受到抑制，从而达到防除杂草的目的。除草剂的作用机理，大致可分为以下几个方面。
1、阻碍光合作用
 光合作用是高等绿色植物取得能量和制造养料的重要过程，是植物生命存在的基础。光合作用受到干扰或破坏，植物将发生不正常的死亡。光合作用是叶绿素吸收光能，把二氧化碳和水转化为碳水化合物的过程，同时也是放出氧气的复杂过程。
光合作用的实质，是将光能转换为化学能。光合作用分为光合反应和暗反应两步进行，除草剂可阻碍光合反应和暗反应。不少除草剂进入植物体内后，到达叶片，对光合作用有强烈的抑制作用，使植物把贮存养分消耗枯竭，而又得不到营养，进而导致饿死。
还有一些除草剂可影响暗反应。暗反应是光合作用的第二步，它是在无光的条件下进行的。
2、破坏吸收和能量代谢作用
植物生长发育所需要的能量，是通过吸收作用取得的，是植物生长活动能量的源泉。光合作用是一个贮能过程，吸收作用是一个放能过程。植物在吸收过程中，形成高能键碳水化合物，为生长发育提供所需要的能量。当植物吸收作用的某些重要环节受到破坏，就会影响整个植株的生存，并导致死亡。例如，茅草枯被吸收进入杂草体内后，取代吸收过程中起重要作用的丙酮酸的部位，破坏植物的吸收，抑制酸和酶的合成，脂肪、糖的代谢受到抑制，导致杂草的死亡。有的除草剂是通过破坏能量代谢，导致杂草死亡。
3、抑制蛋白质、核酸等物质合成的作用
许多除草剂进入杂草体内后，破坏了正常生理功能，抑制了蛋白质和核酸的合成，从而造成杂草死亡。
4、干扰植物激素的作用
植物体内含有多种激素，对协调植物生长发育具有重要意义，是调节植物生长、发育、开花、结实不可少的物质。2，4-滴、麦草畏等激素型除草剂进入杂草体内，破坏了原有的天然激素平衡，使植物出现畸形发育，细胞分裂、伸长和分化不规律，可干扰敏感植物的正常生长。在受害杂草不同的器官反应是不同的，刺激作用和抑制现象并存，打破了规律性，使植物各部分互相协调，又互相制约的关系发生了不正常变化。因此，杂草吸收除草剂后，体内激异常，使杂草产生生理紊乱，茎秆扭曲与畸形，叶面皱缩和变色失绿，导致死亡。
5、阻碍营养物质的输送作用
 单子叶和双子叶植物的形成层构造不同，双子叶呈环韧皮部，单子叶呈零星分布的维管束。当有些除草剂进入杂草体内后，又通过韧皮部的筛管传导，可使形成层的细胞分裂，过度伸长，变成畸形和坏死，这样堵塞或破坏韧皮部组织，阻碍了营养物质的输送，从而使杂草得不到养分、水分而造成死亡。
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