植物油助劑在農藥領域中的研究進展


農藥是保證農業穩產增收的重要物資,但由農藥引發的食品安全問題、環境問題已上升為國家議程.這迫切要求開發低毒的環境友好型農藥。開發農藥新品種投資大、周期長,而開發新的農藥制劑則相對容易。農藥制劑由原藥和助劑組成.很多原藥需要助劑溶解、稀釋才能噴灑,而目前使用的農藥助劑中有些品種含有很多對環境、農產品以及人類健康有害的物質,如作為溶劑的甲苯和二甲苯會對人體的心臟、腎、肝、骨髓造成傷害,表面活性劑中的毒散爾(Toximul)、艾格雷90(Agral 90)的降解物均對人體健康造成巨大危害。同時,一些發達國家如美國早在1992年就出臺了禁止甲苯、二甲苯等有機溶劑用于農藥制劑的規定,因此替代這些溶劑也是我國農藥助劑的發展趨勢。而植物油作為農藥助劑的重要組成部分,具有環保、安全、可再生等優點,順應了未來農藥及助劑的發展方向。本文綜述了近年來植物油在農藥助劑領域中的應用研究進展以及其作用機制,并結合植物油的優缺點展望其發展前景。
 
1.植物油作為農藥助劑的應用

植物油是指從植物果實、種子、胚芽中得到的油脂,如大豆油、玉米油、菜籽油、蓖麻油、棉籽油、葵花籽油、米糠油、椰子油、可可油、亞麻籽油等。廣義上講,植物油不僅是天然的還包括其衍生物,如甲酯化葵花籽油、棉籽油硫酸鈉、氫化蓖麻油環氧乙烷加成產物等。

1.1植物油作為農藥增效劑

植物油及其衍生物可作為農藥增效劑,Mohassel等指出:植物油與農藥的混合物噴施后不易被雨水沖刷流失,即使在干旱的條件下仍能保持良好的藥效,有良好的滲透力,使藥物能殺死組織內的菌類,能滲入昆蟲的體壁之內,更有效地殺滅害蟲和病原菌,同時植物油有比水更強的展著性,從而增加了對植物的覆蓋面,尤其對蠟狀葉片的植物。植物油比某些非離子表面活性劑的效果好。由于植物油助劑種類多樣。對于不同的農藥成分和防治對象,植物油助劑的作用機制也不同。

1.1.1植物油作為除草荊的增效劑

其作用機理還不太明確,一般認為是增強噴霧液滴的沉積、滯留、展布、滲透和吸收。植物油可以降低空氣和液體的界面上液滴的表面張力,減小接觸角,增強農藥的潤濕性,增加農藥霧滴在葉表面的擴展面積;增加藥液的黏度,使藥液易被黏著在植物葉表面.耐雨水沖刷降;溶解或破壞植物部分蠟質層和角質層,提高其滲透能力,降低氣孔導度。促進植物對農藥的吸收,從而提高農藥利用率。此外,植物油助劑可防止液滴過快干燥.從而增強氣孔和角質層對液滴中農藥成分的吸收。衍生化植物油對多種除草劑具有增效作用,有些比礦物油乳劑效果更好。魯梅采用溫室盆栽法研究表明:甲酯化油菜籽油、棉籽油、花生油、玉米油、大豆油、葵花籽油、亞麻籽油和蓖麻油8種甲酯化植物油助劑對磺草酮、莠去津、煙嘧磺隆和精喹禾靈4種常用莖葉處理除草劑防除稗草、反枝莧有不同程度的藥效增強作用。Gauvrit等報道菜籽油衍生甲酯化、乙基化產物在不同的環氧乙烷加成數和不同的藥劑濃度下,植物對草甘膦的吸收均不同。王秋霞等報道甲酯化植物油均可提高毒莠定、三氯吡氧乙酸、2甲4氯鈉鹽對外來人侵雜草黃頂菊的防效,并降低除草劑正常用量的50%。滕春紅在溫室盆栽條件下研究了氯氟草醚乙酯的除草效果、對大豆的安全性、對后茬作物的影響及甲酯化植物油對其活性的影響,加入噴液量0.5%的甲酯化植物油能明顯提高30%氯氟草醚乙酯水劑的活性。楊逢玉等”比較了3種助劑對草銨膦的生物活性,提高草銨膦對反枝莧活性大小的順序是硫酸銨≥植物油>氮酮。Nandula等研究發現,甲酯化葵花籽油在促進禾草靈、吡氟禾草靈與稀禾啶的吸收與傳導方面,其效果大于機油乳劑。Rvckaen等”研究了包括植物油助劑在內的11種噴霧助劑,結果表明植物油助劑能顯著提高丙環唑在葉表面和葉背面的沉積量,應用噴霧助劑每公頃可減少40%的費用。Buk等啦叫研究了添加甲酯化植物油等助劑的環丙嘧啶酸和環丙嘧啶酸甲酯在加拿大田薊中的吸收和運輸,結果表明與不添加表面活性劑相比,添加甲酯化植物油可使除草劑實現最大吸收.環丙嘧啶酸甲酯比環丙嘧啶酸地上部分吸收量大。Mccullough等””研究表明甲添加酯化植物油可使雙草醚的葉面吸收增加100%??梢?,植物油作為除草劑增效劑有很好的研究與開發前景。

1.1.2植物油作為殺蟲劑的增效劑

相關研究相對較少,其增效機理一般認為:增加殺蟲劑對昆蟲體壁的穿透;抑制昆蟲體內某些解毒酶等的活性;植物油以乳劑形式混入,可增大藥液對昆蟲和作物的濕展能力‘2“。胡兆農等821研究了沙蒿油、棉籽油、花椒油3種植物油對氰戊菊酯防治蚜蟲效果的影響,室內生測和田間試驗結果表明:3種植物油不但對氰戊菊酯有明顯增效作用。且對蚜蟲種群的繁殖有顯著抑制作用。杜學林等㈣采用浸漬法處理供試麥蚜,研究了棉籽油和豆油對20%吡蟲啉EC、0.5%阿維菌素wE的增效作用.20%吡蟲啉EC+棉籽油EC(0.10+l0.00)、(0.10+5.00)、(0.10+3.33)、(0.05+l0.00)mL/L,0.5%阿維菌素wE+棉籽油EC(1.00+l0.00)、(1.00+5.00)、(0.50+lO.00)、(O.50+5.oo)mL/L,20%吡蟲啉EC+豆油ECf0.10+10.00)、(0.10+5.00)、(0.10+l0.00)、(0.05+5.00)mL/L的校正死亡率都達到90%以上。

1.1.3植物油作為殺菌劑的增效劑

其增效機理可能是降低表面張力,增加農藥的展布面積,增強農藥的滲透性,減少農藥耐雨水沖刷造成的損失。薛超等進行了丙森鋅植物油懸浮劑助劑的篩選試驗,其最佳配方:乳化劑F用量為10%,增稠劑Y—l為4%,分散劑G為1.5%。Van等研究表明添加植物油助劑能明顯改善環酰菌胺在葉表面和葉背面的沉積效果。Hunsche等研究表明:乙氧基化的菜籽油、亞麻籽油、大豆油可以分別使銅制劑被雨水沖刷的量減少47%、47%、40%,從而增加防效。綜上所述.植物油作為殺蟲劑、殺菌劑增效劑的研究和應用較少,有待于進一步開發和推廣。

1.2植物油作為傳統溶劑的替代溶劑

植物油助劑的一個重要應用是作為二甲苯等有機溶劑的替代溶劑,主要起溶解、稀釋作用,以利于農藥有效成分的均勻噴灑。目前,以植物油作為溶劑的產品主要包括可分散油懸浮劑及油懸浮劑,此外,植物油還可以衍生為生物柴油用作農藥助劑,生物柴油(biodiesel)也稱生化柴油,是由可再生的動、植物油脂與甲醇r或乙醇)經酯交換反應而得到的長鏈脂肪酸甲(乙)酯,其主要原料為天然植物油、動物油甚至地溝油。wildes哪!研究了生物基溶劑的生產技術,實現了豆油脂肪酸甲酯溶劑的產業化生產,并將其作為一種可替代傳統石油溶劑的生物基溶劑。蔣順英等以植物油如大豆油、棉籽油、菜籽油等為載體,通過砂磨粉碎工藝制成植物油型懸浮劑(OF),藥效較好。劉玲敏”-報道以精制松樹油+棕櫚油基、精制松樹油替代二甲苯為溶劑能顯著提高甲維鹽EC的殺蟲活性,棕櫚油溶劑配制的甲維鹽EC會造成上海青葉片葉緣枯白、植株萎蔫,但在植株的后續生長中癥狀消失。黃瓊輝等㈣研究了植物油(精制松樹油、棕櫚油及精制松樹油和棕櫚油混合油)替代二甲苯對農藥在蔬菜“上海青”中的殘留影響,結果表明植物油替代二甲苯配制的甲維鹽乳油能在藥后7 d有效降低甲維鹽在蔬菜中的殘留量。綜上所述,植物油作為農藥溶劑的研究和應用較少。鑒于其開發潛力巨大,有作為殺菌劑用于防治黃瓜白粉病,棉籽油、豆油、花生油、玉米油、芝麻油和葵花油6種植物油乳油(含8%乳化劑)稀釋至10、5 mL/L時對黃瓜白粉病具有較好的防治作用。Mohassel等”’報道添加橄欖油和蓖麻油乳劑可增加禾草靈、噻草酮和炔草酯對金絲雀葫草和野燕麥的防效,添加橄欖油乳劑防治金絲雀葫草的效果好于添加蓖麻油乳劑,而防治野燕麥則添加蓖麻油乳劑效果更好。

1.3.2酯化植物油乳劑

其對除草劑的增效作用更為顯著,通過調節所連接醇碳鏈的結構??梢愿淖凊セ参镉偷腍LB值、揮發性和滲透性,使其適應不同的除草劑。Fandrich等報道在噴灑液中加入甲酯化種子油乳劑與加入非離子表面活性劑相比,前者除草劑的吸收明顯高于后者;李會芹等研究了甲酯化棉籽油乳劑用于除草劑產品的室內生測、田間試驗,確定了增效譜、使用方法和作物安全性。Knezevic等報道在芽后施用嘧啶肟草醚防治闊葉雜草,在3種添加助劑中,甲酯化植物油最好,植物油其次,非離子表面活性劑增效最低,但在芽后防治冬小麥添加甲酯化植物油易引起藥害和產量損失,植物油乳劑可充分拓展植物油的應用范圍,相關研究日益增多。

1.4植物油作為農藥乳化劑

植物油主要以衍生物的形式作為農藥乳化劑,主要有以下品種:1)蓖麻油衍生物——蓖麻油聚氧乙烯醚(BY系列乳化劑)是能適用多種農藥乳油的乳化劑,至今依然是農藥乳化劑中的主要品種。2)大豆油衍生物——大豆油聚氧乙烯醚,可用于某些農藥乳油和水乳劑的乳化劑。3)米糠油衍生物——串乳300#是米糠油與環氧乙烷直接聚合而成的非離子型乳化劑,通式為RCOO(CH2CH20)。H,R為高級飽和或不飽和脂肪酸。4淞香乳化劑——松香酸聚氧乙基二硫代磷酸酯,該乳化劑乳化性能好,與日本的Sorpol 560乳化劑性能相當。國外也有相關報道,如菜籽油聚氧乙烯醚、甲基化聚氧乙烯脂肪酸可用作草甘膦助劑,德國Cognis公司開發的酯化聚氧乙烯甘油用于苯腈類除草劑助劑。

2.展望

21世紀,全球面臨嚴重的人口、糧食、能源、資源、環境等問題.目前仍由石油及其衍生產品作為主要農藥助劑,但隨著這些非可再生性資源供應日趨緊張,尋找可再生資源,減少非再生性資源的用量具有重大意義。植物油作為一種可再生資源,對環境友好,生物降解率高,與靶標有較強的親和性,原料易得,成本相對較低,加工成制劑時助劑用量少。因此,植物油(包括其衍生物)以及植物油乳劑可以說是綠色農藥的首選助劑,順應了環保型農藥發展的趨勢.有望取代石化類產品成為農藥制劑中廣泛使用的助劑。

同時,植物油助刺本身也存在一些缺點:部分植物油溶解性差、揮發性高、黏度高,如棉籽油;部分植物油成本較高,如葵花籽油、玉米油等,在美國大多數非離子表面活性劑每公頃用量售價1.24~2.47美元,植物油為2.47~4.94美元,這在一定程度上限制了植物油助劑的推廣應用;植物油成分復雜多變,性能不如有機溶劑穩定,且易受不同來源植物、儲運條件的影響。針對以上缺點,建議從以下幾個方面解決:植物油衍生化,能改善植物油自身的理化性質,使其更加穩定,更有利于農藥的在靶標上的吸附和傳導,提高藥效;2)植物油及衍生物的復合使用,可避免單一植物油的缺點,有利于發揮出植物油助劑的綜合優勢,相關的研究有待于進一步開展;3)與常規溶劑混用,可降低單獨使用某些植物油助劑的成本,減輕環境污染;4)篩選與應用合適的植物油乳劑。此外,為進一步提高農藥的防效,在應用植物油助劑的同時,還可以添加無機鹽或有機硅類助劑。

盡管植物油的應用范圍日趨廣泛,但在農藥領域中其應用還有待加強。由于推廣不利,植物油類助劑在我國農藥中的應用仍然很少,相關研究不夠系統和深入,較多局限在室內生測和田間試驗,對其作用機理目前仍不是十分清楚。如果植物油助劑的作用模式和機制得以闡明,預測藥劑防效的難度和田間試驗篩選的成本將顯著降低.結合經驗和作用模式以計算機為基礎的決策支持系統的應用將大大提高助劑的開發效率。因此,植物油助劑及其衍生

物作為農藥助劑大有研究和應用前景。盡管油類助劑在國外應用已有多年,但植物油及其衍生物類助劑開發的時間并不長,今后應抓住機遇。充分利用我國豐富的植物資源,開發出更多環境友好型助劑。
 

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