除草剂安全剂-双苯恶唑酸
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化学农药型种衣剂的应用与发展


                                          化学农药型种衣剂的应用与发展

                                               吴凌云,李明,姚东伟

(上海市农业科学院园艺研究所,上海市设施园艺技术重点实验室,上海201106)

摘要:介绍了当前国内外用于种子包衣的化学农药,包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂及植物生长调节剂及其防 治作物、防治对象,同时介绍了化学农药型种衣剂的主要应用剂型,即悬浮剂、粉剂、干粉、超微粉体、 水乳剂和微胶囊剂。分析了我国种衣剂目前存在的问题,与国外种衣剂相比,我国种衣剂产品有效成分品 种较少,剂型较为单一,质量上也存在一定的问题,成膜性较差,主要用于大田作物,而在蔬菜和花卉上 应用很少,且一些具有特殊功效的特异性种衣剂研究较少。最后,从加强基础理论研究、开发高效能的助 剂、加强制剂的剂型创新、开发特异功能的种衣剂产品及高效低毒低残留的种衣剂产品等方面对其发展前 景进行了展望。

关键词:化学农药;种衣剂;应用

中图分类号:TQ450.6文献标志码:A文章编号:1006-0413(2007)09-0577-03

化学农药可以防治虫害及植物病害,控制鼠类泛滥, 抑制杂草繁衍,对农业生产起到了重要作用。在这几十 年世界人口成倍增长的情况下,农药为保证人类的食品供 应做出了不可磨灭的贡献。但是,在化学农药大量使用 的同时,环境污染的问题也随之而来 [1] 。据统计,在施用 的农药中,只有10%~20%到达植物表面,而直接到达为 害生物起到实质作用的甚少,大量农药释放到环境中,对 环境中大气、土壤、湖泊、河流等造成了污染;另外,农 药在作物中的残留更是不可忽视的潜在威胁,它直接威胁 到人类的健康 [2] 。为了减少农药对环境的污染和对人类的 威胁,近年来科研人员做了大量的工作,比如提出了精准 化施药、对靶施药以及发展了静电喷雾技术 [3] ,使喷施的 农药精确地附着在靶标上,减少其在环境中的释放;研究 开发高效低毒低残留的环境友好型农药;改进制剂,提高 药效,压缩制剂中对环境有危害的有机物,液体农药水基 化,固体农药丸粒化;开发缓释技术 [4] 等,使一次施药对 作物的保护期限更长,减少施药次数。

种子包衣技术是一种成本较低的精准施药技术。它使 农药附着在植物种子上,可有效抑制和防治种子内部及外 部病菌,保护种子及幼苗免受土壤中害虫及病菌的侵害, 控制田间杂草,调节作物生长。由于种子包衣技术是隐蔽 施药,且具有高度的靶标性,大大减少了用药量,从而减 少农药对大气、土壤生态环境的污染。与沟施相比,种子 处理用药不及它的15%;与叶面喷施相比,种子处理用药 不及它的1% [5] 。种子包衣后既可以达到防治病、虫的目 的、还具有能促进生长发育、增强种子抗逆性等多种效 能。另外,从种子包衣到采摘,它间隔期长,农药可以在 植物体内或环境中被降解,可以减少农作物的农药残留。 因此,种子包衣技术是一项有待深入研究和推广的技术。

1用于种子包衣的化学农药

化学农药用于种子处理的主要方式有浸种、拌种、闷种、包衣和丸粒化。与传统的药剂处理方法相比,种子 包衣具有很多优点,是种子处理的发展方向。用于种子 包衣的化学农药应用最多的是杀菌剂,其次是杀虫剂,植 物生长调节剂也有应用,除草剂应用极少。

1.1杀菌剂

杀菌剂分为保护性杀菌剂和内吸性杀菌剂。种子包 衣中常用的保护性杀菌剂有福美双(thiram)、克菌丹 (captan),内吸性的杀菌剂有萎锈灵(caboxin)、多菌灵 (carbendazim)、噻菌灵(thiabendazole)、霉灵 (hymexazol)、甲基立枯磷(tolclofos-methyl)等 [6] 。Heijbroek 等 [7] 在甜菜丸粒化过程中加入霉灵能很好地防治土壤真 菌病害,特别是黑腐丝囊霉菌,丸粒化类型不同,其防治 效果也不同。

一些新型高效广谱型的杀菌剂正逐渐被使用。如甲氧 基丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯(azoxystrobin)、肟菌酯 (trifloxystrobin)等,是高效广谱内吸性杀菌剂,嘧菌酯对 几乎所有的真菌纲(子囊菌纲、担子菌纲、卵菌纲和半知 菌类)病害均有很好的活性。肟菌酯对白粉病、叶斑病有 特效,对锈病、霜霉病、立枯病有很好的活性,报道肟菌 酯还具有杀虫活性;吡咯类杀菌剂咯菌腈(fludioxonil)等, 用于防治种传和土传病害,如链格孢属、壳二孢属、曲霉 属、镰孢菌属、长蠕孢属、丝核菌属及青霉属菌;三唑类 杀菌剂如三唑酮(triadimefon)、戊唑醇(tebuconazole)、烯 唑醇(diniconazole)等,戊唑醇能极好地防治多种锈病、白 粉病、网斑病、根腐病、麦类赤霉病、灰霉病、大麦散黑 穗病、燕麦散黑穗病、小麦网腥黑穗病、光腥黑穗病及种 传轮纹病 [6] 。

1.2杀虫剂

较早用于种子包衣的杀虫剂有呋喃丹(carbofuran)、甲 拌磷(phorate)等高毒农药,由于其对人畜毒性大,现在已经 很少使用。一些新型的杀虫剂如吡虫啉(imidacloprid)、噻虫 嗪(thiamethoxam)、噻虫胺(clothianidin)、氟虫腈(fipronil)、七 氟菊酯(tefluthrin)等已经或正逐渐被使用。其中吡虫啉、噻 虫嗪、噻虫胺、氟虫腈可在蔬菜田间使用。Nault等 [8] 在田 间应用新型杀虫剂包衣种子控制洋葱蛆虫葱蝇,结果发现 氟虫腈、噻虫胺、多杀菌素(spinosad)3种新的化学药剂对洋 葱葱蝇有很好的防治效果,灭蝇胺与这3种药剂防效相当, 3种新的药剂与当前使用的药剂灭蝇胺可轮换使用,延长产 品的使用寿命,可以替代产生抗药性的老品种,而毒死蜱 和噻虫嗪的防治效果较差。Ester等 [9] 于1993—1995年在田间 条件下,应用种子包膜技术,研究了不同农药包衣韭葱种 子对烟蓟马的防治效果,结果表明,利用氟虫腈和吡虫啉 包衣种子对烟蓟马有很好的控制作用。Kuhar等 [10] 应用吡 虫啉和噻虫嗪对甜玉米种子进行处理,控制甜玉米跳甲和 细菌性枯萎病,种子处理显著降低了跳甲对叶片的危害, 同时在一定程度上降低了细菌性枯萎病的发生率。吡虫 啉种子处理有一定的植物毒性,根据甜玉米种类及其种子 活力的不同而不同。

1.3除草剂

除草剂作为种子包衣剂使用,对除草剂的选择性要 求很高,而且也需要研究除草剂安全剂,另外除草剂在 田间的分布不能覆盖杂草的分布范围,需要更新的分散 技术 [11] ,这些均是除草剂在种子处理剂中应用很少的原 因。Kanampiu等 [12] 应用咪唑烟酸和嘧硫草醚对包衣抗除 草剂玉米种子,防除杂草独脚金,发现用咪唑烟酸和嘧 硫草醚包衣后可以长期控制玉米田杂草独脚金,并使玉 米增产。

1.4植物生长调节剂

植物生长调节剂参与种子内部的生理生化过程或调节 内源激素水平,促进种子萌发,调节作物生长,改善产品 品质,提高产量。在种子处理中作用的植物生长调节剂 有生长素(LAA)、赤霉素(gibberellic acid,GA)、细胞分裂 素(cytokinin,CTK)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、萘乙 酸(naphthaleneaceticacid,NAA)和乙烯利(ethrel)等。

2化学农药种衣剂的主要剂型

当前使用的化学农药种衣剂主要剂型有悬浮剂、粉 剂、干粉、超微粉体、水乳剂、微胶囊剂等。

2.1悬浮剂

是将固体农药原药以4μm以下的微粒均匀分散于水中 的制剂。目前大部分种衣剂都属于此类剂型。

2.2粉剂

是加工成粉状的一种种衣剂。由于其对种子处理操 作人员不安全等原因,已逐步减少使用。

2.3干粉

粉体均匀且有一定细度、成膜物有一定粘度的制剂。 使用时直接与种子混拌均匀,然后喷少量水,使种衣剂和 种皮潮解,形成膜状包衣。

2.4超微粉体

是将干粉种衣剂经物理法研磨而达到15~20nm超微粉 体。使用时直接与种子结合,利用种子内部水分或吸 潮,形成较为理想的膜质结构。黑龙江省农科院研制出 5%烯唑醇超微粉体种衣剂,对玉米黑穗病具有很好的防 治效果。

2.5水乳剂

是将液体或与溶剂混合制得的液体农药原药以 0.5~1.5μm的小液滴分散于水中的制剂。

2.6微胶囊剂

用物理、化学或物理化学及其相结合的方法,先使农 药高度分散成几个到几百个微米的微粒,而后用高分子化 合物包裹和固定起来,形成具有一定包覆强度的胶囊。 通过选择性的半透膜有控制地释放出农药,发挥相应的药 效作用。微胶囊剂是一种新型的剂型,对环境危害小, 可以较长时间发挥药液的生物活性。如先正达公司开发 的防治土壤害虫的种子处理剂七氟菊酯干胶悬剂。

3发展现状及目前存在的问题

对于化学农药型种衣剂,国外已经进行了大量的研究 工作,这些研究的范围涉及应用种衣剂包衣防治病、虫、 草害,促进作物生长,防治的作物有玉米、小麦、大豆、 棉花、甜菜、油菜、烟草等 [13-18] 以及各种蔬菜作物 [8-9] 。开 发了大量适用种子包衣的药剂,并进行了推广应用。许 多国家颁布了专门的法律,规定种子必须包衣才能出售和 使用 [19] 。优良品种的种子经过加工、分级、精选,种子公 司或专业的种子技术处理公司对种子进行专业化的种子处 理,使良种标准化和商品化。美国、英国、德国、法国、 日本、印度以及西欧各国已经大规模应用种子包衣和丸粒 化技术,在玉米、大豆、小麦、水稻、棉花、牧草、甜 菜、烟草以及各种蔬菜作物上大面积使用 [20] 。

与国外相比,我国的种衣剂有很多不足之处,应用的 范围也有限。当前,我国的种子包衣技术主要应用于大 田作物,如小麦、玉米、棉花、大豆,水稻,而在高附加 值的蔬菜及花卉种子中应用很少。我国已登记用于蔬菜 种子包衣的产品极少,仅有瑞士先正达公司登记的咯菌腈 种衣剂;包衣所用的农药大多为老的农药品种,比如杀虫 剂方面高毒农药呋喃丹、甲拌磷被频繁使用,而杀菌剂方 面大多被使用的是福美双等保护性杀菌剂,一些高效低 毒低残留、对环境安全的内吸性农药尚未大量应用到种 衣剂中;在制剂剂型上,尚以悬浮剂、粉剂、乳油等为 主,对控制释放的制剂如缓释型的微胶囊剂等新剂型研 究很少 [21] 。另外,特异性功能的种衣剂如具有蓄水抗 旱、抗寒、逸氧、抑制除草剂残效、pH值调节等特殊用 途的种衣剂目前研究甚少。

我国的种衣剂在质量方面也存在一定问题,产品理化 性状、悬浮性、稳定性与国外有较大差距;成膜技术和包 衣技术等方面比较落后,主要表现为成膜时间长,包衣不 全,包衣易脱落、相对较易发生药害,比如薄膜种衣剂成 膜不均匀,耐磨性差,容易脱落 [22] ;丸粒化种衣剂包衣产 品的空丸和多种子丸 [23] ,对播种均匀度造成影响;丸粒化 种子,适应性较差,发芽率无法保证;在产品的配方设计 上,通用性好但专一性和针对性不足。 另外由于受到传统的农作习惯的影响,农民习惯用自 留的种子,农作物种子商品化率不高;商品化种子包衣率 不高,据统计 [24] ,在我国销售的蔬菜种子中,包衣处理的 种子只占5%左右。同时,我国的种子公司由于技术和资 金的限制,真正有实力做技术开发和服务的很少。这些 制约了种衣剂在我国的进一步推广应用。

4前景及展望

种衣剂的应用对于减少农药环境污染、促进作物生 产、增加农民收入起到重要作用。但在发展过程中也存 在一些问题,我们应该注意以下五个方面:

在进行应用研究的同时加强基础理论的研究。研究种 子包衣对种子呼吸、发芽、休眠等各种生理活动的影响, 在此基础上开发更适合储藏、发芽和生长的种衣剂。

研究开发高效能的助剂,特别是成膜剂、粘着剂等。

助剂对种衣剂的理化性质及药效的发挥起着至关重要的作 用,成膜剂能使种衣剂具有一定的粘度,而均匀地固化在 种子表面形成种皮,对种衣剂的性能起着重要作用,常用 的成膜剂有多糖类高分子化合物、纤维素衍生物、高分子 共聚化合物等 [25] ,开发价格便宜又具有改善种子生理功能 的多功能成膜剂尤为重要。粘着剂用于种子丸化,主要 为高分子聚合物,对成膜后的透气性等影响很大,这会影 响种子储藏和发芽前期的生理活动。丸粒化中使用的粘 着剂,要求其使包裹层粘结牢度适中。包衣中使用的种 子着色剂不但决定着包衣产品的外观,还可能对种子的生 理活动产生一定的影响。

加强制剂剂型创新,特别是缓释技术的应用,让药剂 有控制的释放,增加保护期。例如微胶囊悬浮剂就具有 缓释作用,另外部分高分子化合物也和控制释放技术密切 相关,也有报道白碳黑可以控制释放用水不溶聚合膜技术 加工的颗粒农药中的苯氧菌胺 [26] 。

开发具有特异功能的种衣剂产品,增强种衣剂产品的 针对性。比如在干旱地区使用的种衣剂,可以加入吸水 性和持水性材料,如高分子树脂、硅酸钙等,能及时吸足 水分,并保持水分。有研究表明,吸水性树脂可用于烟 草的丸粒化包衣。再比如在鸟类活动频繁的地区,可以 考虑加入有驱避鸟类作用的物质,例如氧化铁和4-氨基吡 啶、甲基氨基苯甲酸盐、麝香草酚、聚丁烯等。对盐碱 地使用的种衣剂,则要考虑调整种衣剂的pH值,以创造 有利于种子萌发生长的微环境。

开发高效低毒低残留的种衣剂产品,减少高毒的有机 磷类和克百威等农药的使用,提高高效低毒内吸杀菌剂在 种衣剂中的使用,开发适合蔬菜种子包衣的农药制剂。

参考文献:(略) 

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