微胶囊剂农药在防治地下害虫中的应用前景

微胶囊剂农药在防治地下害虫中的应用前景 微胶囊剂农药在防治地下害虫中的应用前景 地下害虫是我国农业生产中的重要害虫，由于其活动能力强， 范围大，因此， 控制时机较难掌握，防治中使用的农药往往毒性高，用量大，用药次数频繁，对环境和农产品安全危害极大。微胶囊剂农药具有接触毒性低、有效成分稳定性好、持效性长等优点，可弥补常规农药剂型存在的防效不稳定、持效期短等不足， 近几年得到了快速发展。本文结合微胶囊剂农药的特点，分析展望了其在防治地下害虫中的应用前景，并就在开发防治地下害虫微胶囊剂农药时应注意的问题展开了讨论，供微胶囊剂研究工作者参考。 1 微胶囊技术及在农药工业中的应用现状 微胶囊技术 (microencapsulation technology) 指以高分子材料作为囊壁或囊膜，通过化学、物理或物理化学方法，将活性物质包裹起来，制成一种具有半渗透性或密封囊膜的微型胶囊产品 (简称微胶囊剂microencapsules) 的技术。 其包裹的活性成分 (囊心物质) 可是固体、液体和气体，组分可单一，也可是混合物，囊心物质可透过囊壁向外界缓慢释放。微胶囊技术已广泛应用于医药、化妆品、香料、染料、塑料、食品、显示材料及酶催化合成等行业和领域。1974 年，美国 Pennwalt 公司率先将微胶囊技术应用于农药产品的研制，成功开发了甲基对硫磷微胶囊剂商品。至今市面上已经有几十种品牌和规格的农药微胶囊剂商品，如Pennwalt 公司生产的对硫磷、二嗪磷、氯菊酯；Stauffer 公司生产的扑草灭、灭草猛、地草硫磷、杀鼠灵；Zoecon 公司生产的烯虫酯；3M、住友、杜邦、陶氏益农等公司生产的除虫菊、毒死蜱、甲草胺、乙草胺、杀螟松等。国内采用海藻胶、明胶、阿拉伯胶和聚氨酯等囊壁材料对辛硫磷等农药进行了微胶囊化研究，已有辛硫磷、对硫磷、倍硫磷、甲基对硫磷等微胶囊剂产品的报道，有些也已实现商品化。近几年，微胶囊剂农药虽然得到了快速的发展，但相对于整个农药产业和市场来说，其所占比例仍然较低，产品种类也不够丰富。 2 微胶囊剂农药的缓释性能及释放速率控制 缓释性是微胶囊剂农药最为突出的特点之一，该类产品的持效期显著长于乳油等常规剂型。甲基嘧啶磷的微胶囊剂和乳油进行叶面喷雾防治小菜蛾等害虫，保持 100%致死率的时间，乳油只有1 h～2 d，而微胶囊剂则可达 3～7 d；氧乐果微胶囊剂的残效期为乳油的 2 倍以上，且2 000 mg/kg氧乐果微胶囊剂的杀虫效果同高浓度氧乐果乳油8 000 mg/kg 的杀虫效果无显著差异；胡柏炯等比较了氯氰菊酯等 4 种菊酯农药乳油和微胶囊剂的释放过程后发现，4 种乳油的降解基本随一级反应动力学方程递减，呈直线大幅度下降，其有效成分属于一次性释放，而 4 种微胶囊剂的降解趋势在较长时间内均保持了稳定释放；从防效上比较，以 10%氯氰菊酯的两种剂型为例，药后15 d微胶囊剂产品的防效仍为 100%，而乳油产品则仅为 40%，30 d 后分别为 50%和 20%，差异显著。 3.1 我国地下害虫防治现状 地下害虫一直是我国主要的农业害虫，几乎可危害所有农作物，每年对农业生产均可造成较大损失。化学防治仍是目前地下害虫防治的主要手段。然而，由于地下害虫的生活习性各异，发生规律错综复杂，一般防治人员难以掌握其发生和危害规律，无法做到及时、准确防治；同时，许多农药(如拟除虫菊酯农药) 虽然对一些地下害虫具有较高的杀虫活性，但由于其在土壤中易分解流失、持效时间过短而无法应用于实际生产中。为保证产量，农民往往只能采用高毒农药、高剂量和高频次施药的方法防治地下害虫，从而导致了农产品农药残留严重超标，害虫天敌大量死亡，害虫抗药性快速发展，特别是对环境造成了极大的破坏。可用于 地下害虫防治的药剂有克百威、甲基异硫磷、毒死蜱、辛硫磷和丁硫克百威等，近几年，为保护生态 环境和实现农业的可持续发展，克百威、甲基异硫磷等高毒农药已陆续禁用或限用。因此，研发高 效、低毒、低残留的地下害虫防治药剂已成为目前农药研究中的重要内容之一。 3.2 微胶囊剂农药防治地下害虫的优势及应 用现状 由于惰性高分子膜的保护，微胶囊剂农药有效成分与环境之间形成了有效的隔离，不易受到光、 水、微生物等外界因素的影响，因此，该类产品不但具有良好的缓释性能，而且其在环境中的稳定性 也明显高于传统剂型。对于土壤中容易分解的农药成分，制成微胶囊剂可有效避免其快速分解，延长 防治时间。如，辛硫磷制成微胶囊剂后其持效期是其乳油产品的 6 倍，可达 4 个月以上，防效也 达到了乳油产品的 2 倍；高效氯氟氰菊酯、七氟菊酯等菊酯类农药制成微胶囊剂后也很好地解决了 其在土壤中半衰期较短的问题，延长了持效期。可见，微胶囊剂农药的稳定性和缓释性可有效解决传 统周期性用药方式所引起的体系内药物浓度不稳定、药物本身的不稳定、有效成份的利用率低以及 持效期短等问题，应用于地下害虫防治优势明显。目前报道可用于地下害虫防治的微胶囊剂产品有毒 死蜱微胶囊悬浮剂、辛硫磷微胶囊悬浮剂、阿维菌素微胶囊悬浮剂、丙线磷微胶囊悬浮剂、高效氯氟 氰菊酯·毒死蜱微胶囊悬浮剂、丁硫克百威微胶囊剂以及毒死蜱·辛硫磷微胶囊悬浮剂等。然而，由于存 在农民对该类产品的认识不足以及生产过程中难度和成本均较高等多方面原因，至今正式进入市场并 应用于实际农业生产的产品还不多， 应用面也不广。 3.3   防治地下害虫微胶囊剂农药的开发和应 用应注意的问题 考虑到地下害虫防治的特殊性，在制备和应用该类微胶囊剂产品时仍需控制和注意以下几个问题： 首先，囊壁材料的选择。土壤中有丰富的水份、无机离子、有机物和微生物，有些特殊区域的 土壤还具有较强的酸碱度，环境相对比较复杂，因此，对于囊壁材料的稳定性是一种考验，有些易被 微生物降解、或者在酸性和碱性环境下稳定性较差的囊壁材料就不适合用于制备防治地下害虫的微胶 囊剂产品。 其次，释放速率的控制。相比在植物面，农药在土壤中的转移要更为复杂，农药可借助土壤中 的流动水、有机质等介质以一定的速度向四周扩散。如果微胶囊剂的释放速率过低，就会造成土壤 环境中有效成分的含量始终较低，无法达到杀虫有效浓度，造成防效不佳，而且反而会使害虫在这种 亚致死剂量下抗性发展加速。当然，由于地下害虫防治往往要求有一个比较长的时间段，如果有效成 分释放速度过快，或者释放高峰过于集中，往往达不到持效的作用，防效也会受到影响。 再有，微胶囊的可触破性。触破式微胶囊剂是 微胶囊剂的一种，其囊壁材料感压脆性强而封闭性 能好，微胶囊能在昆虫爬触或取食时一次性释放高浓度的有效成分，弥补了缓释性微胶囊剂短时间内 释放量不足的缺点。对于活动能力比较强的地下害虫 (如蝼蛄等)，可触破性微胶囊剂往往具有 更高的防治效果。在设计防治地下害虫微胶囊剂产品时，应充分考虑微胶囊产品的缓释性和可触破 性，通过工艺控制，提高其可触破性，使产品在持久防效和瞬间防效上达到完美统一。 最后，残效期与农产品安全间隔期的协调统一。农产品收获必须有一个安全间隔期，在安全间隔期之内作物就不能再接触农药，而如果微胶囊剂产品设计释放速率过慢、囊心原始浓度过高或者施用量过大等均可致使产品的残效期过长，与作物的安全间隔期重叠，影响到农产品的质量，严重还可能危及人们身体健康。在设计和应用防治地下害虫微胶囊剂产品时 (特别是那些具有内吸性的农药成分)，应特别注意残效期与安全间隔期的协调 统一。 3.4 前景展望 微胶囊技术应用于农药领域已有几十年的历史，经过多年的发展，国内外相继开发了一系列产品，包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂，但相比其它农药剂型，其发展和应用是比较缓慢的，针对地下害虫防治的微胶囊剂产品更是屈指可数。然而，作为一种先进的农药剂型，只要配方设计合理、制备得当，在防治地下害虫时必将取得事半功倍的效果。随着研究的深入和廉价、便利的囊壁材料的应用，微胶囊剂产品的生产成本将会明显下降，也将会有越来越多的微胶囊剂产品被开发和应用。