我國種衣劑發(fā)展現(xiàn)狀與展望
責(zé)任編輯:李俊虎 來源:濟南科賽基農(nóng)化工有限公司 日期:2011-10-19
種衣劑是一種用于作物或其他植物種子包衣的具有成膜特性的物質(zhì)。通常的種衣劑是由農(nóng)藥原藥(殺蟲劑、殺菌劑等)、成膜劑、分散劑、防凍劑和其他助劑加工制成的, 可直接或經(jīng)稀釋后包覆于種子表面, 形成具有一定強度和通透性保護膜的制劑。種子包衣是提高種子科技含量、實現(xiàn)種子質(zhì)量標準化的一項重要內(nèi)容,不僅能有效防治病蟲害,還能提高種苗抗逆性和作物產(chǎn)量,在減少環(huán)境污染等方面具有潛在優(yōu)勢。
1. 我國種衣技術(shù)研究進展
國外研究應(yīng)用種子包衣技術(shù)已有百余年歷史,自1866年美國人處理棉花種子使其大粒化以來,種衣技術(shù)得到不斷發(fā)展。20世紀60年代,良種包衣技術(shù)作為一項科技含量高、經(jīng)濟效益顯著、可帶動整個種子產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的綜合性高新技術(shù)受到發(fā)達國家的重視。20世紀70-80年代,在美國、德國、意大利、日本等國家得到普遍應(yīng)用和推廣。國際上發(fā)達國家致力于不同作物的種子包衣研究,大部分集中在農(nóng)作物、花卉、蔬菜、牧草等種子包衣,關(guān)于林木種子包衣應(yīng)用及推廣的研究卻很少。目前,在美國應(yīng)用的重點是玉米、棉花、小麥和蔬菜;意大利和法國是蔬菜和小麥;荷蘭是蔬菜和花卉;英國是小麥、大麥和牧草;瑞士是蔬菜、花卉和苗木;日本是蔬菜和水稻。
我國種子包衣技術(shù)研究起步較晚。種子包衣的思想和實踐早在西漢年間的農(nóng)書—《氾勝之書》中就有記載,但對于種衣技術(shù)的系統(tǒng)研究較晚。20世紀70年代末開始種衣劑的研究工作,80年代進入田間試驗示范階段,90年代逐步推廣應(yīng)用。1976年輕工業(yè)部甜菜糖業(yè)研究所對甜菜種子包衣進行了研究。1980年,在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)(原北京農(nóng)業(yè)大學(xué))李金玉教授的主持下,開始了種衣技術(shù)的系統(tǒng)研究,率先在國內(nèi)開展了種衣劑系列產(chǎn)品配方、制造工藝及應(yīng)用效果的研究和推廣應(yīng)用工作。先后研制成功了適用于我國不同地區(qū)、不同作物良種包衣需要的種衣劑系列產(chǎn)品30多個型號。主要應(yīng)用在玉米、小麥、棉花、水稻、蔬菜、大豆和花生等作物上。1981年中國農(nóng)科院土肥所研制成功適用于我國牧草種子飛播的種子包衣技術(shù)。目前,全國科技工作者還在不斷進行對種衣技術(shù)的研究。
目前,我國對種衣劑的廣泛研究和應(yīng)用主要在以下幾個方面:(1)種衣劑對種子發(fā)芽和幼苗生長發(fā)育的影響。相關(guān)研究表明,對種子進行包衣后,可促進種子萌發(fā),提高發(fā)芽勢、發(fā)芽率,株高、主根長、根系體積、基部莖粗、干物質(zhì)的積累等有所增加,有促進作物生長和增產(chǎn)的作用;(2)應(yīng)用種衣劑對作物可起到防病治蟲的效果。據(jù)報道,種衣劑能有效防治玉米絲黑穗病、莖基腐病、棉花立枯病、炭疽病、大豆根腐病、胞囊線蟲病、小麥黑穗病、條銹病、全蝕病、紋枯病、水稻惡苗病、稻瘟病、立枯病、綿腐病等多種病害,同時,也能防治蠐螬等地下害蟲,對根潛蠅、蚜蟲、薊馬、金針蟲、稻飛虱、稻癭蚊等也有較好的防治效果;(3)種衣劑對種子貯藏的影響。正常條件下種子包衣后發(fā)芽率下降速度比未包衣種子慢;(4)種衣劑的保產(chǎn)增產(chǎn)效果。全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心統(tǒng)計表明,種衣劑在全國范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用可保產(chǎn)增產(chǎn),玉米增產(chǎn)10%以上,棉花增產(chǎn)8.8%以上,小麥增產(chǎn)6%以上,大豆增產(chǎn)16%以上,油菜增產(chǎn)6%以上,瓜菜增產(chǎn)10%以上,水稻增產(chǎn)6.6%以上。
2. 種衣劑組成及其發(fā)展
(1) 活性成分及其發(fā)展。活性成分主要包括殺蟲劑、殺菌劑、激素、肥料或有益微生物等,是種衣劑中直接發(fā)揮作用的有效成分,其種類、組成及含量直接影響種衣劑的功效。常用的殺蟲劑、殺菌劑主要有呋喃丹、甲基異柳磷、拌種靈、多菌靈、福美雙、三唑酮(醇)等高效廣譜性農(nóng)藥。從近30年國內(nèi)外的研究情況看,殺蟲劑、殺菌劑正由原來的單一組分向多組分發(fā)展,以達到互補增效、減少病蟲害抗藥性的目的;由原來的高毒農(nóng)藥(如呋喃丹)向中、低毒高效新型農(nóng)藥(如丁硫呋喃丹)發(fā)展,以減少其對人畜的危害及對環(huán)境的污染程度。常用激素主要包括生長素類、赤霉素類及生長延緩劑。如IAA、NAA、ABT、GA3及矮壯素、三唑類延緩劑等廣譜性植物生長調(diào)節(jié)劑。所選生長調(diào)節(jié)劑正向新型高活性類發(fā)展,如用烯效唑取代多效唑。常用肥料包括ZnSO4(ZnO)、CuSO4、MnSO4(MnO2) 、硼肥、鉬肥等微量元素肥料和KH2PO4、尿素等常量元素肥料。通常根據(jù)作物生長需要及土壤肥力狀況選擇。肥料的選用與配伍正由原來的通用型向針對性強的專用型發(fā)展,如針對不同地區(qū)不同生長季節(jié)的水稻種衣劑及旱田作物種衣劑。常用有益微生物包括根瘤菌、固氮菌、木霉菌、芽孢桿菌等。主要根據(jù)相應(yīng)作物生長特性及病害發(fā)生情況加以選擇。
(2) 非活性成分及其發(fā)展。非活性成分指種衣劑中的成膜劑及相應(yīng)配套助劑,是維持種衣劑的物理及化學(xué)性狀,控制衣膜內(nèi)活性成分緩釋的重要成分。其中配套助劑包括懸浮劑、乳化劑、滲透劑、增韌劑、分散劑、防凍劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、和警戒色料等。丸化種衣劑還含有泥炭、膨潤土、硅藻土、石膏、滑石粉或石棉纖維等,起填充、崩解、吸水等作用。非活性成分的組成直接影響種衣劑的質(zhì)量及包衣效果,其中成膜劑是最關(guān)鍵的組分,它是保證種衣劑具有一定的粘度、良好的成膜性、適宜的衣膜牢度及均勻度,特別是衣膜內(nèi)活性成分緩釋的關(guān)鍵成分。筆者認為成膜劑可分為4類:①淀粉及其衍生物類,如羧甲基淀粉、氧化淀粉等;②纖維素及其衍生物類,如乙基纖維素、羥丙基纖維素等;③合成高聚物類,如聚醋酸脂、聚丙烯酰胺等;④其他類,如阿拉伯樹膠、海藻酸鈉等。第一類應(yīng)用最早,主要用于丸化種衣劑,其最大缺點是粘性小,成膜性差,易溶解流失而導(dǎo)致活性成分持效期短,正逐步被淘汰;第二類粘度中等,成膜性較好,且具有乳化、穩(wěn)定等作用,目前主要用于丸化種衣劑及薄膜種衣劑中.由于此類成膜劑具有吸濕性,用于旱作物上具有一定的保水抗旱作用;第三類粘度高,成膜性較好,牢度較高,是目前常用成膜材料,已廣泛用于丸化種衣劑和薄膜種衣劑中,并且不斷向新型人工合成和天然高聚物發(fā)展。美國Arch公司研制出了一種可被紫外光緩慢降解的復(fù)合膜材料,可用作農(nóng)藥、肥料的緩釋材料及種子包衣成膜劑。徐偉亮等對脲醛樹脂等6種成膜劑的制備及物理性能進行了研究,指出自制的脲醛樹脂等對種子活力有一定影響,可能是這些合成高聚物中含有對種子有危害作用的甲醛及氫氧化鈉所致。因此,第三類中不含有毒殘留物的成膜劑和第四類中的天然高分子物質(zhì)如海藻酸鈉、甲殼素及其衍生物等,是成膜材料選擇應(yīng)用的主要方向之一。
3. 目前我國種衣劑存在的主要問題
目前我國種衣劑的應(yīng)用還存在很多問題:(1)種衣劑中的有些殺蟲劑屬于高毒農(nóng)藥,這類種衣劑通常會污染環(huán)境和危害人畜的安全。(2)種衣劑必須有較好的成膜性,而目前國產(chǎn)的成膜劑性能多不穩(wěn)定。(3)要求能隨著實際的需要,研制適應(yīng)不同情況的種衣劑。種衣劑的使用一定要與種子健康檢驗相結(jié)合,根據(jù)種子的健康狀況及攜帶病蟲的種類而使用不同成份的種衣劑,這樣可減少對環(huán)境的污染和對人畜安全的威脅??焖?、有效、靈敏的種子健康檢驗方法是合理利用種衣劑的前提。
我國種衣劑生產(chǎn)企業(yè)多,多數(shù)技術(shù)水平低,規(guī)模小,一定程度上制約了種衣劑行業(yè)的進一步發(fā)展。中國現(xiàn)有生產(chǎn)種衣劑的企業(yè)多為小型企業(yè),其生產(chǎn)條件差, 生產(chǎn)設(shè)備不先進,生產(chǎn)技術(shù)人員素質(zhì)不高,缺乏必要的質(zhì)量檢測儀器和設(shè)備,技術(shù)開發(fā)和改造跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。種衣劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,發(fā)展不平衡,新產(chǎn)品的開發(fā)滯后。
4. 我國種衣劑發(fā)展方向
目前,我國種衣技術(shù)的研究和推廣有了很大進展,對于玉米、小麥、大豆和棉花等作物的種衣技術(shù)已普遍應(yīng)用,但包衣技術(shù)仍有待進一步發(fā)展。要加大種衣技術(shù)的研究力度,增加種衣劑的科技含量。
(1) 開發(fā)多功能、低價格的成膜劑
成膜劑是種衣劑十分重要的組成成分,成膜劑的成分關(guān)系到種衣劑性能的好壞,因此新型成膜材料的研制與開發(fā)將是推進包衣技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。但是,包衣劑的價格也會影響到其推廣和應(yīng)用的速度,因此,研究開發(fā)價格低、使用性能好的成膜劑對種子包衣技術(shù)的發(fā)展可起到推動作用。
(2) 提高種衣劑和包衣機械的質(zhì)量
我國種子包衣技術(shù)的研究和推廣有了很大進步,但也存在很多問題。比如種衣劑的有效成分低,含水量高,粘度大,種子包衣后容易結(jié)塊成團,影響包衣機的連續(xù)作業(yè)。因此,需要進一步加大種子包衣技術(shù)和包衣機械的技術(shù)改進。
(3) 增加包衣作物的種類
一直以來,種子包衣多用于糧、棉、油等大田作物,隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展,研究開發(fā)的種衣劑應(yīng)向經(jīng)濟作物、高附加值的草坪、中藥材以及林木等植物方向發(fā)展。
(4) 開發(fā)高效低毒的種衣劑,引入生物防治劑
目前,種衣劑中的殺蟲劑如呋喃丹、克百威等多數(shù)為高毒農(nóng)藥,對人、畜安全性差,而且污染環(huán)境,隨著環(huán)保工程的日益發(fā)展,迫切需要高效低毒殺蟲劑或是生物制劑來更新或取代那些高毒高殘留農(nóng)藥產(chǎn)品。但生物防治劑也有其局限性,一般其作用相對較單一,因此,生物制劑與農(nóng)藥混配逐漸引起人們重視。如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)出來的多功能根瘤菌種衣劑。
(5) 開發(fā)特用型種衣劑
我國地域遼闊,地區(qū)氣候和生態(tài)系統(tǒng)差異極大,干旱、寒冷等惡劣的環(huán)境給生產(chǎn)帶來很大不便。要針對不同地區(qū)的不同氣候和地域特點,在防病治蟲的基礎(chǔ)上開發(fā)出地域化、專用化的種衣劑。比如:抗冷種衣劑、抗旱種衣劑、抗酸種衣劑、抗鹽堿種衣劑、防鼠種衣劑、抑制除草殘效種衣劑等。隨著世界農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求更加完善的種子包衣技術(shù)。農(nóng)業(yè)種子包衣技術(shù)是一項新穎、復(fù)雜的技術(shù),其中最關(guān)鍵的是種子包衣劑的研究和開發(fā)。在種子包衣技術(shù)的研究與推廣過程中,包衣機械的研制與開發(fā)對包衣種子的質(zhì)量也起到舉足輕重的作用。
5. 我國種衣劑發(fā)展展望
隨著中國《農(nóng)藥管理條例》、《農(nóng)藥管理條例實施辦法》、《種衣劑產(chǎn)品標準編寫規(guī)范》等法規(guī)和技術(shù)規(guī)范的頒布和施行,我國種衣劑管理開始步入法制管理軌道,中國的種衣劑將朝著以下方面發(fā)展:
種衣劑行業(yè)結(jié)構(gòu)更合理。隨著中國農(nóng)藥管理工作的不斷深人和發(fā)展,種衣劑市場監(jiān)督檢測力度的不斷加大,改革政策的出臺,走強強聯(lián)合、集約化道路必將是中國種衣劑行業(yè)發(fā)展的方向,一些大型企業(yè)在市場競爭中將不斷壯大,自然將淘汰一批小而分散的企業(yè)。這些企業(yè)都擁有一支技術(shù)力量雄厚的新產(chǎn)品開發(fā)、研制隊伍,市場營銷經(jīng)驗豐富的營銷體系;研制開發(fā)出一批新型種衣劑產(chǎn)品和新劑型。在新產(chǎn)品開發(fā)上,由于水稻的包衣率較低,水稻用種衣劑將是開發(fā)熱點之一, 克百威、多菌靈、福美雙、甲拌磷等傳統(tǒng)農(nóng)藥,由于其毒性或抗性等問題的產(chǎn)生,其使用量將穩(wěn)定或逐年減少, 一些高活性的化合物,如吡蟲琳、烯效唑、戊唑醇、咪鮮胺等將得到大面積推廣和應(yīng)用, 由于運輸、貯存穩(wěn)定性的要求,一些種衣劑新劑型,如干粉劑,將得到迅速發(fā)展, 而含有除草劑的種衣劑也將可能有產(chǎn)品投放市場。另外,生物農(nóng)藥種衣劑由于其對人畜健康和環(huán)境的危害較傳統(tǒng)的農(nóng)藥低等原因,將得到迅速發(fā)展,在市場占有的份額將越來越大,干旱地區(qū)作物種子包衣所用的高分子吸水劑為組分的特異型種衣劑也是研究開發(fā)的熱點之一,將有產(chǎn)品在大西北進行大面積推廣和應(yīng)用。產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)含量將會有新的提高,推廣前景更加廣闊。
隨著農(nóng)藥管理法規(guī)和規(guī)范的陸續(xù)出臺,作為農(nóng)藥范疇的種衣劑管理走上了法制化、規(guī)范化的軌道,在各級農(nóng)藥管理部門對種衣劑的監(jiān)督和管理下, 種衣劑市場趨向規(guī)范化。隨著種衣劑工業(yè)的發(fā)展,種衣劑生產(chǎn)技術(shù)將不斷更新,新型的成膜劑、助劑的使用,使種衣劑的技術(shù)成分越來越高。在各級政府的領(lǐng)導(dǎo)和支持下,在種子推廣部門的努力下,中國種衣劑的推廣使用前景會十分廣闊,種衣劑必將在中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展進程中發(fā)揮出巨大的作用。