新型生物基農(nóng)藥增效劑的研發(fā)與應(yīng)用

張海飛，付清河，邵　沖，朱新寶

(南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，江蘇南京 210037)

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新型生物基農(nóng)藥增效劑的研發(fā)與應(yīng)用

張海飛，付清河，邵沖，朱新寶

(南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，江蘇南京 210037)

摘要：農(nóng)藥增效劑是農(nóng)藥加工中十分重要的助劑[1]，與農(nóng)藥混配使用，能提高殺蟲效果，降低用藥成本，減緩農(nóng)藥抗性，減少環(huán)境污染[2]。生物農(nóng)藥增效劑[3]有別于化學(xué)農(nóng)藥增效劑，不但低毒、可生物降解，而且增效效果還優(yōu)于化學(xué)農(nóng)藥增效劑，將在農(nóng)藥加工中扮演重要的角色，其應(yīng)用將比化學(xué)農(nóng)藥增效劑的應(yīng)用更加廣泛。該文對生物農(nóng)藥增效機(jī)理進(jìn)行探索，報(bào)道了幾種新型綠色農(nóng)藥增效劑在殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等方面的應(yīng)用進(jìn)展，并提出了生物農(nóng)藥增效劑的展望。

關(guān)鍵詞：農(nóng)藥增效劑，生物基，增效劑，生物農(nóng)藥，化學(xué)農(nóng)藥，農(nóng)藥加工

1研發(fā)背景

農(nóng)藥增效劑是農(nóng)藥加工中十分重要的助劑，主要是抑制或弱化靶標(biāo)對農(nóng)藥活性的解毒、防藥害等作用[4]，延緩藥劑在防治對象內(nèi)的代謝速度，從而增加生物防效。依據(jù)國內(nèi)外生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大技術(shù)需求，以制造高品質(zhì)、高價(jià)值材料并進(jìn)行石化石資源的高效替代為目的，利用生物質(zhì)資源制造高性能生物基材料，對生物基材料品制造過程中的化學(xué)轉(zhuǎn)化核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，支撐和引領(lǐng)生物基材料戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展[5]。

我國是蓖麻生產(chǎn)大國，也是蓖麻油生產(chǎn)大國，其衍生產(chǎn)品的開發(fā)具有原料來源廣、價(jià)格低、供應(yīng)量充足等優(yōu)點(diǎn)。隨著世界石油資源的短缺和石油產(chǎn)品價(jià)格的上漲，生物質(zhì)新材料的開發(fā)必將引起各國的重視。近年來我國蓖麻油衍生物的開發(fā)與研究獲得了長足的進(jìn)步，隨著新產(chǎn)品開發(fā)力度的提高和技術(shù)水平的進(jìn)步，我國的蓖麻油生物基新材料也取得快速發(fā)展。

蓖麻油的深加工產(chǎn)品不但低毒、可生物降解，而且附加值高，許多品種在我國還沒有開發(fā)，如用于表面活性劑乳化劑的產(chǎn)量和質(zhì)量遠(yuǎn)難滿足國內(nèi)需求，國內(nèi)的蓖麻油衍生產(chǎn)品市場潛力很大。加速蓖麻油開發(fā)衍生產(chǎn)品，將會(huì)獲得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，開發(fā)蓖麻油醇醚酯類增效劑其有廣闊的發(fā)展前景[6]。

2研發(fā)意義

農(nóng)藥對于減少農(nóng)作物蟲害、增加農(nóng)作物產(chǎn)量具有十分重要的意義，但也存在以下兩個(gè)問題[7]。一是經(jīng)濟(jì)成本問題：農(nóng)藥生產(chǎn)成本較高，價(jià)格也就較貴，大量農(nóng)藥的使用，使農(nóng)業(yè)成本大幅度增加，農(nóng)民的收入降低。二是環(huán)境污染及農(nóng)藥殘留量對人體的影響問題：農(nóng)藥殺滅害蟲時(shí)常常有一定的濃度要求，當(dāng)濃度低于要求時(shí)，殺蟲效果差。但高濃度農(nóng)藥的使用，常常會(huì)使農(nóng)藥的殘留量增加，這必定會(huì)造成對環(huán)境及人畜機(jī)體的污染損害。以上兩個(gè)問題是農(nóng)藥使用中亟待解決的兩個(gè)問題。

農(nóng)藥增效劑本身對害蟲無毒殺作用，但與農(nóng)藥混配使用，能提高殺蟲效果，降低用藥成本，減緩農(nóng)藥抗性，減少環(huán)境污染[8]。表面活性劑能增加農(nóng)藥對昆蟲及植物的濕潤性和粘附性。昆蟲及植物由于自身的保護(hù)作用，其表層均有一層蠟質(zhì)保護(hù)層。一般的農(nóng)藥液不易濕潤及粘附在上面，添加表面活性劑后，可大幅度增加對蠟質(zhì)層的濕潤及粘附；增加農(nóng)藥對昆蟲細(xì)胞壁的滲透能力，增加觸殺效果[9]。

3增效機(jī)理研究

如何提高藥效？需要清楚農(nóng)藥在靶標(biāo)上的作用機(jī)理，農(nóng)藥制劑中添加的表面活性劑種類、作用和效果，以及農(nóng)藥流失和解決的辦法。

每一種自然界中的植物和昆蟲表體都具有不同的親水、疏水基質(zhì)，即具有不同的臨界表面張力。這就決定了不同的植物和昆蟲對農(nóng)藥有不同的接受或不接受的能力。反過來說，是藥劑對不同的植物和昆蟲有不同的作用力[10]。舉例說：天上落下的雨水能輕易地把棉花、桃樹等植物葉面打濕，在這些葉面上鋪展成水膜；但在水稻、甘藍(lán)等葉面上不能形成水膜而是形成球型的水珠，極易滾落下來。這是一種自然現(xiàn)象，也是做藥劑時(shí)要充分考慮，要做好的事情。做藥劑時(shí)要考慮其表面張力的設(shè)定，是高還是低？要想得到良好的藥效，需要將藥劑的表面張力降下來，降到靶標(biāo)作物的臨界表面張力之下。同時(shí)還要清楚地了解各種不同植物和昆蟲體表面基質(zhì)，親水、疏水的各種參數(shù)，要作到“有的放失”，這是防止藥液流失、提高藥效的一個(gè)重要問題，要解決這個(gè)問題，加入表面活性劑是不可缺少的[11]。同時(shí)還要考慮加入哪種表面活性劑，以及各種表面活性劑不同的理化性質(zhì)和功能，還有加入量的多少。搞清藥液與植物和昆蟲臨界表面張力之間關(guān)系之后，還發(fā)現(xiàn)有些表面活性劑雖然能夠很好地降低了藥劑的表面張力，但在實(shí)際使用中，依然沒有顯現(xiàn)出良好的藥效，或者說藥效不夠理想，藥效與藥劑表面張力的降低沒有形成正比例關(guān)系[12]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，目前增效劑存在著共同的三個(gè)缺陷：(1)滲透(潤濕)性差；(2)展布性差；(3)粘著性差。

3.1影響農(nóng)藥的物理性狀

胡美英等研究發(fā)現(xiàn)，加入表面活性劑PSA-80 時(shí)，敵百蟲和氯氰菊酯的表面張力降低，溶液在作物上的接觸角度下降，同時(shí)沉積量增加。王小藝等研究認(rèn)為，茶皂素改變了農(nóng)藥藥液表面張力、藥液在靶標(biāo)生物體表的接觸角以及藥劑在植物體表的有效沉積量[13]。

3.2對代謝解毒酶的影響

不少增效劑是通過影響害蟲的生理代謝作用，如抑制解毒酶系使殺蟲劑不被迅速降解為無毒物而起到增效的目的。研究表明，增效醚(PBO)是多功能氧化酶(MFO)的專一性抑制劑，增效磷(SV1)、NIA16388、SKF525-A等也具有抑制MFO 的活性。

4新品應(yīng)用

國外對生物農(nóng)藥增效劑的研究與應(yīng)用從20世紀(jì)80 年代就已開始，從多個(gè)領(lǐng)域、多種角度對植物多酚開展了基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。助劑是農(nóng)藥發(fā)揮作用的關(guān)鍵，一種好的藥劑要有相應(yīng)的助劑配伍才能發(fā)揮其最大的功效。國內(nèi)助劑經(jīng)過幾十年發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到一定的層次，做出穩(wěn)定的助劑已不是問題，問題是怎樣能更好地發(fā)揮藥效，這是面臨和要解決的問題。

提高藥效，方法之一是藥劑的復(fù)配使用；方法之二是考慮加入助劑。增效劑分不同的種類。如增效磷、增效醚類作用于靶點(diǎn)的表面活性劑；還有降低表面張力的助劑，如有機(jī)硅、有機(jī)氟以及其他表面活性劑如JFC、快T等。還有提高親酯性的助劑如植物油、氮酮、噻酮等。上述增效助劑各有千秋，也各有不盡如意的方面。如有的滲透性、展布性好但粘著力差；有的粘著性好，但滲透、展布性差。甚至有些增效劑對原藥產(chǎn)生分解作用或與鈣鹽(農(nóng)乳500#)產(chǎn)生拮抗性等等。好的增效劑要同時(shí)具備降低體系的表面張力，具有滲透、展布、粘著性，還要有良好的配伍性和物化穩(wěn)定性，不能對原藥產(chǎn)生干擾[14]。

針對存在問題，查詢了大量的國內(nèi)外研究文獻(xiàn)，在研究多種農(nóng)藥增效劑的性能，分析了它們各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)增效劑應(yīng)具備的性能和作用點(diǎn)，用分子設(shè)計(jì)的模式，試圖從原料—結(jié)構(gòu)—合成工藝，入手開發(fā)一種全新的農(nóng)藥增效劑。經(jīng)過幾年艱苦的摸索，現(xiàn)開發(fā)一種蓖麻油與醇醚合成的增效劑，其在農(nóng)藥增效方面有獨(dú)特作用。

蓖麻油本身就是一類無毒可降解型增效劑，醇醚是既含醚基又含酯基，具有較強(qiáng)的溶解能力，用途很廣，具有顯著地增效作用，且毒性很小，性質(zhì)穩(wěn)定，使用安全，在農(nóng)藥中加入環(huán)保蓖麻油醇醚型增效劑，不僅能削弱農(nóng)藥分子間的相互作用力，而且還具有良好的熱穩(wěn)定性，揮發(fā)損失小的優(yōu)點(diǎn)。天然植物油表面活性劑與天然植物以及昆蟲表體存在著良好的相似相溶性，這種天然油脂與植物表層的蠟質(zhì)層(疏水基質(zhì))有著很好的親和性和粘著性，它們可以加快作物對葉噴農(nóng)藥的吸收效率，用它們加工的表面活性劑可以和農(nóng)藥、水等形成均一穩(wěn)定的乳狀液，有助于農(nóng)藥在蟲、菌、植物表體的滲透、展布和粘著，促進(jìn)其吸收?，F(xiàn)已研發(fā)成功兩個(gè)產(chǎn)品是A124和B124，A124是用天然油脂制備的農(nóng)藥增效劑，它是一種非離子表面活性劑，具有優(yōu)異的潤濕、滲透力、表面張力低、鋪展性能好，與植物表體昆蟲等親和性(粘著力)強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能有效降低藥液的表面張力，提高藥液的潤濕性，減少藥液流失，加速有效成分在靶標(biāo)體內(nèi)的傳輸，極大提高藥效。同時(shí)還具有良好的環(huán)保性和極低的泡沫。B124是以植物油脂肪酸制備的一種非離子表面活性劑，具有優(yōu)異的潤濕性，對植物體的親和力非常突出，粘著性好，可極大地減少藥液成分流失，加速有效成分在標(biāo)靶體內(nèi)的傳輸，極大地提高藥效。應(yīng)用在4%煙嘧磺隆油懸劑中殺草速度可提前一天，殺滅率可提高10%。尤其對一些不好殺死的草，如稗草亦有很好的殺除效果。在三唑類殺菌劑中應(yīng)用，提高藥液的利用率，降低藥劑的用量，與植物油類混用，效果更突出。

5展望

科學(xué)合理地選用增效劑或?qū)F(xiàn)有品種進(jìn)行增效復(fù)配，不僅可顯著提高原有有效成分的殺蟲活性，擴(kuò)大防治對象，減少用藥次數(shù)，還可在一定程度上延緩害蟲抗藥性的產(chǎn)生，延長殺蟲劑的使用壽命，并減少農(nóng)藥在生態(tài)環(huán)境中的釋放量[15]。

植物源殺蟲劑與其他殺蟲劑混用，這是近幾年農(nóng)藥發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。植物源殺蟲劑專一性強(qiáng)，對環(huán)境安全，開發(fā)利用途徑多，作用機(jī)理不同于常規(guī)農(nóng)藥，且在自然界中植物資源豐富。隨著全球環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，越來越重視新型環(huán)保增效劑的開發(fā)與應(yīng)用研究。用蓖麻油酸代替有機(jī)酸而與二元醇醚酯交換生成蓖麻油酸二元醇醚增效劑，符合綠色環(huán)保方向發(fā)展的趨勢要求。

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Research and Application on the New Biological Pesticide Synergist

ZHANG Hai-fei，F(xiàn)U Qing-he，SAO Chong，ZHU Xin-bao

(College of Chemical Engineering，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，Jiangsu，China)

Abstract：Pesticide synergist is very important in pesticide processing additives，and pesticides improved-pests to use，which can improve the effect of pesticides and reduce the medical cost and pesticide resistance with the use of pesticides improved-pests. Biological pesticide synergist is different from the chemical pesticide synergist，which is not only low toxicity，biodegradability，but also synergistic effect is superior to chemical pesticide synergist. It will play an important role in pesticide processing，and its application will be used more widely than chemical pesticide synergist. In this paper，the synergistic mechanism was explored about the biological pesticide，the several kinds of new type green pesticide synergist application progress in pesticide，fungicide and herbicide were reported，and the prospect of biological pesticide synergist was put forward.

Key words：pesticide synergist，biological base，synergistic agent，biological pesticide，chemical pesticide，pesticide processing

中圖分類號(hào)：TS 48