缓控释农药的研发与应用

2023/8/15缓/控释农药的研发与应用胡树文中国农业大学资源与环境学院新型缓/控释材料研发中心Telell告人简介2006/5-至今，中国农业大学，引进教授，博士生导师，新世纪人才1999/9-2006/5，先后在麦克马斯特、加州大学等院校从事缓释材料研究1993/9-1999/7，中国科学院化学研究所，高分子材料，硕/博士（1）国内首次实现中试水平连续化、自动化生产出新型可降解高分子包膜控释肥料，已通过教育部技术成果鉴定，整体达国际领先水平；（2）完成1项600万元的科技成果转化；（3）国内首次中试水平生产出新型缓/控释农药。申请了1项世界发明专利，10项中国发明专利，其中6项已授权。已发表SCI文章27篇，文章累计影响因子大于75，所发表论文已在国际上被他引用700多次，其中单篇最高引用250多次。应邀为《化工出版社》主编了《缓/控释肥料》专著。报告内容新型高分子包膜缓/控释颗粒农药的开发新型缓/控释微胶囊农药的开发我国在“十八大”提出了建设“美丽中国”的理念，要求我们改变过去农业领域“大水、大肥、猛药”的粗放型的种植方式。随着我国随着农村土地流转政策的深化，农村剩余劳动力的转移、城镇化的积极推进，要求我们简化农药和肥料施用方式。施药、施肥量过大不仅造成资源与能源的双重浪费，同时还给环境带来了巨大压力，也要求我们发展绿色、低碳、高效农药。绿色、低碳、高效农药研发的必要性缓/控释农药研究背景褐飞虱二化螟5月6月7月8月9月10月第二代第一代第三代第二代第三代第四代稻纵卷叶螟稻飞虱灰飞虱白背飞虱单季稻早稻分蘖期拔节孕穗期出穗结实期分蘖期拔节孕穗期出穗结实期秧苗期如图，害虫危害贯穿水稻整个生长期。而传统农药制剂按规定用量使用防效期一般为1-2周左右，想要延长防效只能多次施药或提高施用量。目前，市场上使用的传统农药（乳油、粉剂等），大部分都存在持效期短、施药量大、污染环境等问题，而缓释农药能有效解决上述问题。（Dubey，2011）高挥发低利用效率使用量大大量环境残留影响环境危害人、畜健康K.Hirechetal.2003因此发展缓/控释农药具有非常重要的意义发展缓/控释农药的必要性缓控释农药的优点大大延长相同剂量农药的持散期。减少药剂的消耗量、降低其对植物的毒性、减轻对环境的污染。大大减轻高毒性化学物质对哺乳类动物的毒害。减少农药的降解以及其因蒸发和液体流动造成的药物流失。提高农药的选择性。可以将不同的农药活性成分制备到同一个制剂当中，扩大农药剂型的混配能力。省工省时、减少施药次数，做到种、肥、药同播。缓/控释农药的几大类型缓控释农药化学型农药前体物质接枝聚合物物理型微胶囊农药包膜颗粒剂吸附剂、均一剂化学型化学型缓/控释农药化学型缓释剂是利用农药本身的活性基团，与高分子化学结合，形成在自然界可以逐步降解的新的高分子农药。具备活性基团的农药适用于化学型缓释剂的母体农药品种的较少，限制了化学缓释农药的发展。此外，由于成本问题，在农用化学品缓释领域很难推广。吸附剂和均一剂AI包膜颗粒剂发展物理型缓/控释农药包膜颗粒剂有效解决了吸附剂和均一剂持效期短的问题，对地下害虫（草）等防治持久有效。吸附型农药是将药剂吸附于无机、有机或天然吸附性载体中。均一剂是将原药均匀地分散或溶解于基质中，形成能缓释的固溶体、凝胶体或分散体。二者都存在药剂释放快，持效期短的不足的问题。微胶囊缓/控释农药微胶囊技术是将原药分散成微粒后，用高分子化合物壁材包裹起来，又称为分子包衣技术。微胶囊剂可以叶面喷施，可有效防治地上病害。防UV保护和稳定芯材屏蔽气味或颜色控制释放农药一、包膜缓/控释颗粒农药的研发颗粒剂农药因其施用方便、省工节本、可实现种、肥、药同播等优点而引起了人们越来越多的注意，在农药市场上也占据了一定的份额。颗粒剂农药主要用在杀地下害虫、根结线虫、除草等方面，存在着施药量大、农药持效期短等问题，因此开发包膜缓/控释农药很有意义。目前，国内市场上包膜缓/控释颗粒剂农药还比较少，仅有的几家产品存在着生产成本偏高、释放期短、农药释放规律与作物需求不匹配等问题。因此，开发价格低廉、缓/控释性能良好、农药释放与作物需求同步的包膜缓/控释颗粒剂农药很有必要。研发团队经过几年努力，成功开发出系列缓/控释除草剂、杀虫剂、杀菌剂，缓/控释农药具有膜材生物可降解、生产成本低、释放性能良好、持效期长，利用率高等优点，达到施用方便、减轻劳动强度、省工节本和互作增效的目的。系列新型包膜缓/控释颗粒农药的开发成功研制出系列新型易降解高分子膜材料；自主设计开发出一整套连续化、自动化生产新型控释农药的包膜设备，建立了一条完整的生产线；于2011年国内首次实现了500公斤/小时水平生产新型高分子包膜控释颗粒农药。开发出新型包膜缓/控释颗粒农药包膜缓/控释颗粒农药的释放期可以调控通过调整农药的释放期，可以确保缓/控释农药在作物收获之前一段时间释放完全，无残留。（一）包膜缓/控释除草颗粒剂的研发与应用现在市场上使用的颗粒除草剂，大部分存在持效期短、施药量大、污染环境等问题，而包膜缓释除草剂能有效解决上述问题。除草剂A除草剂B除草剂A除草剂B除草剂A除草剂A除草剂B除草剂B水进入土施除草剂A除草剂A除草剂B除草剂B缓慢释放序号处理药剂用量（kg/公顷）生产公司T1控释型除草剂37.5中国农大提供T2控释型除草剂75中国农大提供T3控释型除草剂112.5中国农大提供T0（CK）常规除草剂75市场购置施药70天后，控释农药对各种杂草表现出优秀的防效，T2，T3组鲜重防效均超过80%，杀草谱广，持效期长。序号处理药剂用量（kg/公顷）T1控释型除草剂37.5T2控释型除草剂75T3控释型除草剂112.5T0(CK）常规除草剂75T3处理产量最高，对比空白处理T0增产25.75%。T2处理对比空白处理T0增产17.00%。T1处理用量仅为T0的50%，也有13.65%的增产效果。除草控释增产效果显著！河南某地夏花生田2004-2005年蛴螬虫口密度情况（郭旭彦等，2008）（二）包膜缓/控释颗粒杀虫剂的研发有些害虫危害通常贯穿作物整个生长期。传统农药制剂按规定用量使用防效期一般较短，想要延长防效只能多次施药或提高施用量。蛴螬蝼蛄小地老虎金针虫针对颗粒剂土施的施用方式，我们制备了系列专门防治地下害虫和根结线虫的缓/控释杀虫颗粒剂，施用方便，持效期长。土施BBAA造粒BBAABBAA包膜BBAABBAABBAABBAANNN掺混无减效影响缓/控释农药颗粒剂制备和作用方式示意图（三）包膜缓/控释颗粒杀菌剂的研发我国人地矛盾尖锐，耕地面积逐年减少，作物的连作栽培模式逐渐增多，如连作带来的土质恶化，病虫害加重等弊端也越发严重。如西瓜、大豆、姜、蒜、马铃薯、烟草、番茄等。针对上述问题，我们设计了具有控/控释杀菌剂，有效抑制了土传病害，提高农产品质量。（四）缓/控释植物生长调节剂的研发活性材料+研制出缓/控释抗倒伏调节剂具有抗倒伏功能的缓/控释颗粒剂在小麦中的应用实验小结团队首次采用国际先进的包膜工艺，研发出新型可降解高分子膜材料，开发出与膜材相配套的一整套包覆设备，成功研制出具有完全自主知识产权的新型包膜控释农药，首次实现中试水平生产可降解高分子包膜控释农药。成功开发出系列包膜缓/控释颗粒农药与国内外同类产品相比，具有膜材生物可降解、生产成本低、释放性能良好、持效期长，利用率高等优点。包膜缓/控释颗粒剂农药的释放期可以根据作物需要而调控，从1-3个月不等，在作物收获之前释放完全，留有一段时间的安全期。TakayukiTakei.etal.2008二、新型微胶囊农药的研发微胶囊农药是用高分子材料把分散的农药包覆使形成微小粒子，通过壁膜将农药与周围环境隔离开来，从而达到控制释放农药等目的。微胶囊农药的优点使用期限能延长，在长时间内发挥它的药效降低每单位农药使用量降低高毒物的急性毒性、鱼毒、植物毒性等降低地下水污染环境减少使用的溶剂量降低可燃性微胶囊农药具有使用方便、持效期长、毒性低、安全方便等特点，正成为农药新剂型的一个发展方向，在农药市场上引起了越来越多的关注。可以通过叶面喷施、灌根、种衣剂等使用，减少光、热、空气、雨水、土壤、微生物等环境因素等所造成的农药的分解和流失，提高了药剂本身的稳定性，降低了它的接触毒性、吸入毒性和药害等。可以部分取代市场上常用的微乳剂、水乳剂、悬浮剂、乳油、粉剂等农药剂型，但是整体上看，其在市场上的份额还比较低。微胶囊农药的发展现状微胶囊农药存在的问题及对策生产价格偏高，开发成本较高，研发周期长，影响了其推广应用。制作工艺相对复杂，工艺还欠成熟，放大困难，产品性能不稳定、常有液体粘度增大、固体析出、液体分层现象。缓/控释性偏差，缓释性能不能完全满足实际需要，且释放速度受外部环境因素影响很大。基于此，我的研发团队研发出新型高分子作为微胶囊壁材，采用了新的制备方法，开发出系列缓/控释性能好、性能更稳定、粒径较小的新型缓/控释微胶囊农药。团队已成功研发出系列新型微胶囊农药我们成功开发出系列新型缓/控释微胶囊型除草剂、杀虫剂、杀菌剂、拌种剂等，产品性能稳定，持效期长，整体田间试验效果良好。研制出1%缓/控释微胶囊阿维菌素研制出10%缓/控释阿维-毒死蜱研制出系列缓/控释微胶囊杀虫剂缓释液体放入透析袋放入缓释环境中进行农药释放定期取缓释液测量农药含量利用紫外可见分光光度计，测定透析液中的农药A含量乙醇微胶囊农药的制备及表征缓/控释微胶囊农药在乙醇中的释放规律缓/控释微胶囊农药在水中的释放规律通过调整农药的释放期，可以保证缓释农药在作物收获之前释放完全，无残留缓/控释微胶囊农药在黄瓜上的应用效果处理CK缓/控释微胶囊农药在葡萄上的应用效果处理CK《科技日报》报导成果（2013-7-18）一种可降解型高分子包膜控释肥料及其制备方法，专利授权号：ZL20081217.X。一种保水型控释肥料及其制备方法，专利授权号：ZL200910081289.3。一种水基聚合物控释肥料及其制备方法，专利授权号：ZL200710178608.3。一种保水肥料及其制备方法，专利授权号：ZL200710117740.3。一种根际调控肥及制备方法，专利授权号：ZL20080924.A。一种天然高分子改性包膜肥料及其制备方法，专利申请号：2011102048834。一种阳离子型高吸水材料及其制备方法，专利申请号:201210160691.2。一种可降解聚丙烯酸酯包膜控释肥及制备方法，专利申请号：200710176037.X。一种物理-化学双控型缓控释肥料及其制备方法，专利申请号：201210460521.6。一种缓控释农药及其制备方法，专利申请号：20131031939.9。在国际刊物上发表了20多篇SCI文章，影响因子大于75，文章被引用700多次。已申请10项中国发明专利，其中6项已授权结论团队首次采用国际先进的包膜工艺，研发出新型可降解高分子膜材料，开发出与膜材相配套的一整套包覆设备，成功研制出具有完全自主知识产权的新型包膜控释农药，实现中试水平连续化、自动化生产可降解高分子包膜控释农药。成功开发出系列包膜缓/控释颗粒农药与国内外同类产品相比，具有膜材生物可降解、生产成本较低、缓/控释性能良好、持效期长，利用率高等优点。采用了新的制备方法，开发出系列新型缓/控释微胶囊农药，产品与市场同类产品相比具有释放期长、胶粒粒径小、产品性能稳定等优点，综合实验效果良好，达到了持效期长、施用方便、减轻劳动强度、省工节本的目的。几点说明及展望缓/控释农药残留问题？缓/控释农药释放期可以根据作物需要而调整，使其在作