除草剂剂型的研究与发展

除草剂剂型的研究与发展分类：作者：温晓甜叶非字数：6396来源：植物保护摘要除草剂的普遍应用带动了剂型的迅速发展，同时许多新剂型和先进技术的应用，也使除草剂的发展有了更广阔的空间。本文对除草剂剂型进行了总体介绍，概述了其研究现状及改良方向，展望了未来除草剂剂型的研发趋势。关键词除草剂；剂型；研究与开发中图分类号S482.41前言纵观当今世界农药的发展趋势，除草剂是研究最为活跃、发展最为迅猛的一类农用化学品。化学除草作为一种经济有效的除草方法，已被广泛的采用。由于绝大多数合成的除草剂原药不能直接施用，有效使用除草剂最关键的问题之一是如何使药剂均匀分布于施用对象上。通常，施药时1hm2地需要常规有机农药有效成分的量是几百克，而现代超高效农药如杀虫剂溴氰菊酯、除草剂吡嘧磺隆、杀菌剂氟硅唑等，1hm2用量只有十几克。据估算，以1hm2有效成分150g计，如果所有作物叶面上都能均匀地分布上药剂，则1cm2叶面上的有效成分只有1．5×10-2g。要将如此少的剂量均匀施布在大面积上，使用前必须加入一些助剂，加工成一定剂型，经过稀释，采用适当的器械和施用方法，才能收到良好的防治效果。随着除草剂迅速发展，众多新品种的出现创造了多种多样的新剂型。一种原药平均要有10余种加工剂型；而在美国，有的药剂甚至有36个剂型及混配制剂。对于除草剂来说，一种高效的剂型是将实验室效果转化为田间行为的基础保证。此外，剂型研制还可将产品稀释至普通效能状态，调节物理性状，易于贮存、包装、运输、操作和应用，并能提高混合效果及喷射力，增强对杂草的亲和力和附着力，最终将除草剂融入杂草综合防治策略当中。近年来，许多农药公司致力于剂型的研究与改进，使之既能充分发挥其杀草活性，又能达到安全、方便、经济和省力的目的。本文就除草剂剂型的现状及改良情况作了较全面的概述，并对一些新剂型的性质、应用进行了介绍。2除草剂剂型的发展1942年美国的P.W.Zimmerman和A.E.Hitchcock发现了2，4一滴丁酯的除草活性，这种除草剂的主要加工剂型是20％乳油，就此开创了有机除草剂发展的新纪元。1958年沈阳化工厂开始生产2，4一滴丁酯，揭开了我国除草剂工业的历史。20世纪50年代和60年代，国外主要开发的除草剂有6类，相应剂型可分为4类：1)苯氧羧酸类，主要剂型是钠盐粉剂、乳油和水剂；2)氨基甲酸酯类、二硝基苯胺类，主要剂型均是乳油；3)脲类和三氮苯类，主要剂型均是可湿性粉剂和颗粒剂；4)酰胺类，主要剂型是乳油和可湿性粉剂。以上类型的除草剂主要是在芽前施用。在20世纪60～70年代后期，敌稗、除草醚等除草剂的开发使水田除草有了较大发展，主要剂型是16％、20％乳油。进入20世纪80年代，随着超高效除草剂磺酰脲类化合物出现，剂型加工主要有水分散性粒剂、可湿性粉剂、可溶性粉剂和干悬浮剂。而这个时期也是我国化学除草兴旺发展时期，国产除草剂品种、数量和剂型不断增加，剂型的发展也基本与国外除草剂剂型加工接轨。20世纪90年代以来，除草剂剂型的喷雾飘移对环境及人类健康的影响越来越被关注，除草剂剂型开始由乳油向水分散粒剂发展。因此，剂型开发朝着高效、安全、省力和经济方向发展成为了大趋势，也迫使一些用量高、毒性大的品种逐渐退出了市场。3除草剂剂型的分类剂型的分类方法是按制剂的物态将除草剂剂型分为固体制剂和液体制剂两类；按剂型种类可分为乳油、悬浮剂、水乳剂(浓乳剂)、微乳剂、可湿性粉剂以及水分散粒剂等等。据统计，目前国内外厂家登记的除草剂剂型主要有24种(表1)。目前，我国除草剂现在存在的主要问题是加工剂型落后单一。可湿性粉剂、乳油、水剂3种剂型在国内生产范围广、数量大，其中可湿性粉剂的细度和悬浮率较差，复配制剂少，造成许多地区需分别防除禾本科杂草和阔叶杂草，既耗工时又费药；而且这种落后剂型不仅药效较低，还极易污染农田环境。国际上农药制剂加工普遍向无溶剂、水剂、固体化发展，而当今先进剂型，如水分散粒剂、干悬浮剂，国内厂家到2000年还没有登记。较先进剂型，如悬乳剂共登记了42个品种，片剂包括泡腾片剂登记了3个品种，只占到了很小的比重。可湿性粉剂、乳油占到总量的2/3左右，而较先进的悬浮剂所占比重不大。因此，需要不断研制开发水悬浮剂、浓乳剂、干悬浮剂等除草剂新剂型，逐步淘汰可湿性粉剂、乳油等老剂型。除草剂剂型的加工不仅可以将不溶于水的原药加工后方便施用，还能够通过选择合适的剂型提高药效、避免环境污染等。我国现阶段常用的除草剂剂型主要有以下10种，即水剂、乳油、悬浮剂(胶悬剂)、水乳剂(浓乳剂)、颗粒剂、可湿性粉剂、可溶性粉剂、干悬浮剂、水分散粒剂、片剂。这些剂型在不同类型除草剂中的应用也各有重点，主要根据不同类型除草剂的原药特点、施药对象、应用环境以及成熟的生产技术，来选择较适合的剂型(表2)。4除草剂剂型的改良现今，一些新的高性能助剂如扩散剂、渗透剂、粘着剂、润湿剂、稳定剂等的研究开发成功，赋予了除草剂新制剂优异的药效与使用性能。加之除草剂研制技术的不断成熟以及环保意识的加强，除草剂剂型的加工也向着安全、便于使用的方向发展。相对于传统剂型，其主要变化是：(1)液剂减少有机溶剂的用量，向悬浮剂或水乳剂方向发展；(2)提高制剂中活性成分含量及功效，以减少制剂体积，便于贮存与运输。据报道，聚乙氧基化物一动物脂胺(PDEA)就是用于除草剂剂型中的一种非离子表面活性剂，可以增加除草剂中活性成分的功效。但是也有研究表明，除草剂中表面活性剂成分不同可导致同一除草剂的不同剂型的毒性不同；(3)乳油等液剂转变为固体制剂如水分散粒剂，尽量减少包装物玻璃瓶与塑料瓶的应用；(4)发展微胶囊剂与水溶性袋剂，提高对施药者的安全性。美国的Pennwalt公司于1974年首先推出了甲基对硫磷微胶囊剂，从此缓释技术在农药界受到广泛关注。该公司随后又推出了二嗪磷微胶囊剂、氯菊酯微胶囊剂，滴滴涕、除虫菊酯、矮壮素等也已经被各种壁材微胶囊化。ZinebElbabri等研究表明，广泛应用的除草剂2，4-D利用乙烷基纤维素制成微胶囊剂，发展成控制释放的剂型后，既保护除草剂免受光降解作用和蒸发作用，又能减少环境污染。随着我国水田除草剂的快速发展，大粒剂的开发成功成为除草剂剂型和使用技术发展的一大突破。大粒剂最初是由日本植物调节剂研究协会开发的水田用除草剂专用剂型，我国自1998年正式与日本合作，先后在辽宁、黑龙江、湖南、江苏、广东等省进行了田间应用试验。其特点主要有4个方面：1)使用简便、省力、省时间；2)对周边作物安全，受气候因子影响小；3)扩散性能优越、药剂分布均匀；4)杀草谱宽、除草效果好、持效期长。现今除草剂大粒剂的主要种类见图1。由于大粒剂在技术上的先进性、使用上的优越性，以及符合农业省力化这一发展趋势，随着开发研究力度的加大和配套使用技术的进一步完善，除草剂大粒剂将会有更广阔的发展前景。进入20世纪90年代，除草剂混剂的开发空前活跃。混剂的应用不仅弥补了单一剂型使用的某些不足，而且在环境保护上也有较大贡献。D.w.But-ler报道的除草剂混剂剂型(WeedBGon)，对杀虫剂马拉硫磷的负面毒性有很好的抑制作用。经试验证明，该混剂是完全无毒害的，而且与马拉硫磷合用可以改善杀虫剂的残留毒性。目前，国内外取得登记的240个除草剂混剂，以可湿性粉剂、乳油、粉剂为主，还有悬浮剂、悬乳剂和颗粒剂等，而桶混制剂较少，其中仅有较少几种除草剂混剂的剂型有较大发展，但仍需加大开发力度，其原有剂型的改良也势在必行。5除草剂剂型的发展随着转基因作物的出现，除草剂剂型也向着生物制剂的方向发展，近年来利用具有除草活性的真菌和细菌进行除草也已实用化。目前，世界上有5种真菌正式作为真菌除草剂登记注册用于防除杂草，对其剂型的开发无疑也是一个新课题。由于真菌除草剂是利用活的病原真菌，湿度至少在80％以上才能保证强侵染力。因此，通过研制剂型解决田间自由水问题是重要的途径。目前真菌除草剂剂型主要有液体剂型和固体剂型。液体剂型的真菌除草剂包括：水剂、乳油、悬乳剂、改良型乳剂以及油包水的水乳剂(W/O/W)。W/O/W是Auld发明的一种新型多乳状液的除草剂剂型并申请了专利。而固体剂型的真菌除草剂通常是由在液体发酵中不能产生孢子的真菌通过固体基质发酵的方法生产获得，以颗粒状物质作为真菌孢子的载体，通过土壤处理造成植物的地下部分受害。此外，真菌除草剂在特殊环境条件下需要特殊的剂型，例如：分散性剂型适用于水生杂草和稻田杂草，以V(NaH-CO3)：V(柠檬酸)=2:1混合液、浓缩孢子悬液和含亲脂性表面活性剂的植物油组成。近几年，有机黏土剂型也有报道。YasserE1-Nahhal针对商业上广泛使用的甲草胺乳油较污染环境问题，研究了甲草胺的有机黏土剂型的药效及活性；M.C.Hermosin等报道了2，4-D除草剂有机黏土剂型的生物效力及活性。由于乳油剂型容易通过土壤介质进入到更深的土层中，有机黏土剂型的应用还限制在表层土壤中。关于有机黏土剂型较详细、系统的研究，至今还未有更多的报道。6结语由于新型除草剂开发的困难性，使得剂型的研究有着更加广阔的空间。因此，世界各大公司的主要注意力之一集中在除草剂剂型的研究方面。我国剂型加工企业也应该从政策、法规、经济等多方面人手，开发和推广高效、安全、对环境污染小的剂型，包括加快开发水分散粒剂、缓释剂；积极发展高浓度的可溶性制剂(粉剂、片剂、粒剂)，大力开发悬浮剂、粒剂、干悬浮剂等，进一步研发功能化的制剂，使国内除草剂剂型的发展与国外同步。