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种衣剂

我国种衣剂发展现状与展望

   种衣剂是一种用于作物或其他植物种子包衣的具有成膜特性的物质。通常的种衣剂是由农药原药(杀虫剂、杀菌剂等)、成膜剂、分散剂、防冻剂和其他助剂加工制成的, 可直接或经稀释后包覆于种子表面, 形成具有一定强度和通透性保护膜的制剂。种子包衣是提高种子科技含量、实现种子质量标准化的一项重要内容,不仅能有效防治病虫害,还能提高种苗抗逆性和作物产量,在减少环境污染等方面具有潜在优势。
   1. 我国种衣技术研究进展
   国外研究应用种子包衣技术已有百余年历史,自1866年美国人处理棉花种子使其大粒化以来,种衣技术得到不断发展。20世纪60年代,良种包衣技术作为一项科技含量高、经济效益显著、可带动整个种子产业健康发展的综合性高新技术受到发达国家的重视。20世纪70-80年代,在美国、德国、意大利、日本等国家得到普遍应用和推广。国际上发达国家致力于不同作物的种子包衣研究,大部分集中在农作物、花卉、蔬菜、牧草等种子包衣,关于林木种子包衣应用及推广的研究却很少。目前,在美国应用的重点是玉米、棉花、小麦和蔬菜;意大利和法国是蔬菜和小麦;荷兰是蔬菜和花卉;英国是小麦、大麦和牧草;瑞士是蔬菜、花卉和苗木;日本是蔬菜和水稻。
   我国种子包衣技术研究起步较晚。种子包衣的思想和实践早在西汉年间的农书—《氾胜之书》中就有记载,但对于种衣技术的系统研究较晚。20世纪70年代末开始种衣剂的研究工作,80年代进入田间试验示范阶段,90年代逐步推广应用。1976年轻工业部甜菜糖业研究所对甜菜种子包衣进行了研究。1980年,在中国农业大学(原北京农业大学)李金玉教授的主持下,开始了种衣技术的系统研究,率先在国内开展了种衣剂系列产品配方、制造工艺及应用效果的研究和推广应用工作。先后研制成功了适用于我国不同地区、不同作物良种包衣需要的种衣剂系列产品30多个型号。主要应用在玉米、小麦、棉花、水稻、蔬菜、大豆和花生等作物上。1981年中国农科院土肥所研制成功适用于我国牧草种子飞播的种子包衣技术。目前,全国科技工作者还在不断进行对种衣技术的研究。
   目前,我国对种衣剂的广泛研究和应用主要在以下几个方面:(1)种衣剂对种子发芽和幼苗生长发育的影响。相关研究表明,对种子进行包衣后,可促进种子萌发,提高发芽势、发芽率,株高、主根长、根系体积、基部茎粗、干物质的积累等有所增加,有促进作物生长和增产的作用;(2)应用种衣剂对作物可起到防病治虫的效果。据报道,种衣剂能有效防治玉米丝黑穗病、茎基腐病、棉花立枯病、炭疽病、大豆根腐病、胞囊线虫病、小麦黑穗病、条锈病、全蚀病、纹枯病、水稻恶苗病、稻瘟病、立枯病、绵腐病等多种病害,同时,也能防治蛴螬等地下害虫,对根潜蝇、蚜虫、蓟马、金针虫、稻飞虱、稻瘿蚊等也有较好的防治效果;(3)种衣剂对种子贮藏的影响。正常条件下种子包衣后发芽率下降速度比未包衣种子慢;(4)种衣剂的保产增产效果。全国农业技术推广服务中心统计表明,种衣剂在全国范围内的推广应用可保产增产,玉米增产10%以上,棉花增产8.8%以上,小麦增产6%以上,大豆增产16%以上,油菜增产6%以上,瓜菜增产10%以上,水稻增产6.6%以上。
   2. 种衣剂组成及其发展
   (1) 活性成分及其发展。活性成分主要包括杀虫剂、杀菌剂、激素、肥料或有益微生物等,是种衣剂中直接发挥作用的有效成分,其种类、组成及含量直接影响种衣剂的功效。常用的杀虫剂、杀菌剂主要有呋喃丹、甲基异柳磷、拌种灵、多菌灵、福美双、三唑酮(醇)等高效广谱性农药。从近30年国内外的研究情况看,杀虫剂、杀菌剂正由原来的单一组分向多组分发展,以达到互补增效、减少病虫害抗药性的目的;由原来的高毒农药(如呋喃丹)向中、低毒高效新型农药(如丁硫呋喃丹)发展,以减少其对人畜的危害及对环境的污染程度。常用激素主要包括生长素类、赤霉素类及生长延缓剂。如IAA、NAA、ABT、GA3及矮壮素、三唑类延缓剂等广谱性植物生长调节剂。所选生长调节剂正向新型高活性类发展,如用烯效唑取代多效唑。常用肥料包括ZnSO4(ZnO)、CuSO4、MnSO4(MnO2) 、硼肥、钼肥等微量元素肥料和KH2PO4、尿素等常量元素肥料。通常根据作物生长需要及土壤肥力状况选择。肥料的选用与配伍正由原来的通用型向针对性强的专用型发展,如针对不同地区不同生长季节的水稻种衣剂及旱田作物种衣剂。常用有益微生物包括根瘤菌、固氮菌、木霉菌、芽孢杆菌等。主要根据相应作物生长特性及病害发生情况加以选择。
   (2) 非活性成分及其发展。非活性成分指种衣剂中的成膜剂及相应配套助剂,是维持种衣剂的物理及化学性状,控制衣膜内活性成分缓释的重要成分。其中配套助剂包括悬浮剂、乳化剂、渗透剂、增韧剂、分散剂、防冻剂、防腐剂、稳定剂、和警戒色料等。丸化种衣剂还含有泥炭、膨润土、硅藻土、石膏、滑石粉或石棉纤维等,起填充、崩解、吸水等作用。非活性成分的组成直接影响种衣剂的质量及包衣效果,其中成膜剂是最关键的组分,它是保证种衣剂具有一定的粘度、良好的成膜性、适宜的衣膜牢度及均匀度,特别是衣膜内活性成分缓释的关键成分。笔者认为成膜剂可分为4类:①淀粉及其衍生物类,如羧甲基淀粉、氧化淀粉等;②纤维素及其衍生物类,如乙基纤维素、羟丙基纤维素等;③合成高聚物类,如聚醋酸脂、聚丙烯酰胺等;④其他类,如阿拉伯树胶、海藻酸钠等。第一类应用最早,主要用于丸化种衣剂,其最大缺点是粘性小,成膜性差,易溶解流失而导致活性成分持效期短,正逐步被淘汰;第二类粘度中等,成膜性较好,且具有乳化、稳定等作用,目前主要用于丸化种衣剂及薄膜种衣剂中.由于此类成膜剂具有吸湿性,用于旱作物上具有一定的保水抗旱作用;第三类粘度高,成膜性较好,牢度较高,是目前常用成膜材料,已广泛用于丸化种衣剂和薄膜种衣剂中,并且不断向新型人工合成和天然高聚物发展。美国Arch公司研制出了一种可被紫外光缓慢降解的复合膜材料,可用作农药、肥料的缓释材料及种子包衣成膜剂。徐伟亮等对脲醛树脂等6种成膜剂的制备及物理性能进行了研究,指出自制的脲醛树脂等对种子活力有一定影响,可能是这些合成高聚物中含有对种子有危害作用的甲醛及氢氧化钠所致。因此,第三类中不含有毒残留物的成膜剂和第四类中的天然高分子物质如海藻酸钠、甲壳素及其衍生物等,是成膜材料选择应用的主要方向之一。
   3. 目前我国种衣剂存在的主要问题
   目前我国种衣剂的应用还存在很多问题:(1)种衣剂中的有些杀虫剂属于高毒农药,这类种衣剂通常会污染环境和危害人畜的安全。(2)种衣剂必须有较好的成膜性,而目前国产的成膜剂性能多不稳定。(3)要求能随着实际的需要,研制适应不同情况的种衣剂。种衣剂的使用一定要与种子健康检验相结合,根据种子的健康状况及携带病虫的种类而使用不同成份的种衣剂,这样可减少对环境的污染和对人畜安全的威胁。快速、有效、灵敏的种子健康检验方法是合理利用种衣剂的前提。
我国种衣剂生产企业多,多数技术水平低,规模小,一定程度上制约了种衣剂行业的进一步发展。中国现有生产种衣剂的企业多为小型企业,其生产条件差, 生产设备不先进,生产技术人员素质不高,缺乏必要的质量检测仪器和设备,技术开发和改造跟不上农业生产的需要。种衣剂产品结构不合理,发展不平衡,新产品的开发滞后。
   4. 我国种衣剂发展方向
   目前,我国种衣技术的研究和推广有了很大进展,对于玉米、小麦、大豆和棉花等作物的种衣技术已普遍应用,但包衣技术仍有待进一步发展。要加大种衣技术的研究力度,增加种衣剂的科技含量。
   (1) 开发多功能、低价格的成膜剂
   成膜剂是种衣剂十分重要的组成成分,成膜剂的成分关系到种衣剂性能的好坏,因此新型成膜材料的研制与开发将是推进包衣技术发展的关键因素。但是,包衣剂的价格也会影响到其推广和应用的速度,因此,研究开发价格低、使用性能好的成膜剂对种子包衣技术的发展可起到推动作用。
   (2) 提高种衣剂和包衣机械的质量
   我国种子包衣技术的研究和推广有了很大进步,但也存在很多问题。比如种衣剂的有效成分低,含水量高,粘度大,种子包衣后容易结块成团,影响包衣机的连续作业。因此,需要进一步加大种子包衣技术和包衣机械的技术改进。
   (3) 增加包衣作物的种类
   一直以来,种子包衣多用于粮、棉、油等大田作物,随着世界经济的不断发展,研究开发的种衣剂应向经济作物、高附加值的草坪、中药材以及林木等植物方向发展。
   (4) 开发高效低毒的种衣剂,引入生物防治剂
目前,种衣剂中的杀虫剂如呋喃丹、克百威等多数为高毒农药,对人、畜安全性差,而且污染环境,随着环保工程的日益发展,迫切需要高效低毒杀虫剂或是生物制剂来更新或取代那些高毒高残留农药产品。但生物防治剂也有其局限性,一般其作用相对较单一,因此,生物制剂与农药混配逐渐引起人们重视。如中国农业大学开发出来的多功能根瘤菌种衣剂。
   (5) 开发特用型种衣剂
   我国地域辽阔,地区气候和生态系统差异极大,干旱、寒冷等恶劣的环境给生产带来很大不便。要针对不同地区的不同气候和地域特点,在防病治虫的基础上开发出地域化、专用化的种衣剂。比如:抗冷种衣剂、抗旱种衣剂、抗酸种衣剂、抗盐碱种衣剂、防鼠种衣剂、抑制除草残效种衣剂等。随着世界农业的不断发展,农业生产要求更加完善的种子包衣技术。农业种子包衣技术是一项新颖、复杂的技术,其中最关键的是种子包衣剂的研究和开发。在种子包衣技术的研究与推广过程中,包衣机械的研制与开发对包衣种子的质量也起到举足轻重的作用。
   5. 我国种衣剂发展展望
   随着中国《农药管理条例》、《农药管理条例实施办法》、《种衣剂产品标准编写规范》等法规和技术规范的颁布和施行,我国种衣剂管理开始步入法制管理轨道,中国的种衣剂将朝着以下方面发展:
   种衣剂行业结构更合理。随着中国农药管理工作的不断深人和发展,种衣剂市场监督检测力度的不断加大,改革政策的出台,走强强联合、集约化道路必将是中国种衣剂行业发展的方向,一些大型企业在市场竞争中将不断壮大,自然将淘汰一批小而分散的企业。这些企业都拥有一支技术力量雄厚的新产品开发、研制队伍,市场营销经验丰富的营销体系;研制开发出一批新型种衣剂产品和新剂型。在新产品开发上,由于水稻的包衣率较低,水稻用种衣剂将是开发热点之一, 克百威、多菌灵、福美双、甲拌磷等传统农药,由于其毒性或抗性等问题的产生,其使用量将稳定或逐年减少, 一些高活性的化合物,如吡虫琳、烯效唑、戊唑醇、咪鲜胺等将得到大面积推广和应用, 由于运输、贮存稳定性的要求,一些种衣剂新剂型,如干粉剂,将得到迅速发展, 而含有除草剂的种衣剂也将可能有产品投放市场。另外,生物农药种衣剂由于其对人畜健康和环境的危害较传统的农药低等原因,将得到迅速发展,在市场占有的份额将越来越大,干旱地区作物种子包衣所用的高分子吸水剂为组分的特异型种衣剂也是研究开发的热点之一,将有产品在大西北进行大面积推广和应用。产品的质量和技术含量将会有新的提高,推广前景更加广阔。
随着农药管理法规和规范的陆续出台,作为农药范畴的种衣剂管理走上了法制化、规范化的轨道,在各级农药管理部门对种衣剂的监督和管理下, 种衣剂市场趋向规范化。随着种衣剂工业的发展,种衣剂生产技术将不断更新,新型的成膜剂、助剂的使用,使种衣剂的技术成分越来越高。在各级政府的领导和支持下,在种子推广部门的努力下,中国种衣剂的推广使用前景会十分广阔,种衣剂必将在中国农业可持续发展进程中发挥出巨大的作用。

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