在现代农业的发展中,虽然国内开发了许多高效、低毒、安全、环保的农药剂型产品,但人们也已经意识到从事农业操作整体效益的重要性。特别做到用最节约劳动力、最省力的和最方便的方式把农药有效成分快速准确地施用到农作物目标区域中去,创制一种高效、安全、低毒、操作更便捷的新剂型农药产品。为顺应这种趋势,国内近年来相继研发出针对水田施药的省工、省时、省力的农药制剂产品如展膜油剂(Spreading Oil,SO),它们的开发和应用,相继会占领一定的市场,能提供农民减少施药时间和节省劳动力的这种优势,是稻田防治病虫草害使用施药方式的创新之一。
1 展膜油剂
展膜油剂是农药原药直接溶解在溶剂(一般为油溶剂)中,加入表面活性剂、成膜剂的一种能在水体的水面上形成薄膜的有机产品(也有人称为水面展膜油剂)。
展膜油剂首先是一种油剂,有乳油一样澄清透明的外观,其次它滴入水中,能在水面展布为油膜起着防治病虫草害的效果,是一种省工、省力和使用方便的剂型。
该产品使用时无需用水,直接滴入水中散布后,能自行在水面上扩散,发挥效果,能有效防治病虫草害或者地沟、房间的蚊蝇害虫。尤其是该药剂产品用于水稻田中,只要把药剂滴入水中,药剂就可迅速扩散至整个田中形成药膜,并可借水稻茎叶向上沿升到病害发病处或害虫栖息处,达到防治病虫草害的目的。同时克服了水稻生长后期茎叶喷雾或撒施农药药剂难以直接达到防治效果的难题。
早在2000年以前,国内就已围绕展膜油剂进行研究,先后研制出8%噻嗪酮展膜油剂、30%毒·噻展膜油剂、30%稻瘟灵展膜油剂、5%吡虫啉展膜油剂、1%杀螺胺展膜油剂、15%苄·乙展膜油剂,以及25%噁草·丙草胺展膜油剂等产品。如取得正式登记的8%噻嗪酮展膜油剂(陕西西安西诺农化公司)产品曾于1997—1998年在湖南、四川、广西、安徽、福建等多个省区展开过大面积示范推广试验,均取得明显的防效和经济社会效益,也深受农民的喜爱。但是,该类产品并未在国内真正应用和发展起来,主要原因是其多选用有毒的(包括矿物质)有机溶剂溶解农药,施药后溶剂在水面易于挥发,致使农药有效成分有结晶或分散不均匀,使防效降低,后续研发困难。
为顺应这类问题解决,近10年来,展膜油剂的开发和技术得到进一步改进和推广应用,该药剂产品能够提供农民减少施药时间和节省劳动力的这种优势,与漂浮粒剂一样是稻田防治病虫草害使用方式的创新。
2 展膜油剂的组成
展膜油剂的组成主要包括农药有效成分、溶剂、表面活性剂和成膜助剂等。
2.1 溶剂
目前研制的展膜油剂使用的溶剂有乙酸乙酯、醋酸丁酯、1-甲基-2-吡咯烷酮、癸酰胺、油酸甲酯、芳烃溶剂油(150#、200#)、十二碳醇酯、松节油、大豆油、柴油、植物油脂肪酸甲酯等及其混合溶剂。
2.2 表面活性剂
展膜油剂对表面活性剂的要求不同于其他剂型(如乳油、水乳剂、微乳剂等)中的要求,展膜油剂中所用表面活性剂成分要求能使展膜油剂快速铺展和分散,而不仅仅是起乳化和分散作用。对表面活性剂的筛选可以用以下方法进行。
一般可用农药油相加入筛选的表面活性剂药剂的样品,用移液管取出少量药剂滴入水中,在水面观察药剂水面分散状态来筛选。当药剂在水面迅速分散,无沉淀,可认为优级;在水面分散,分散性良好,可认为良级;在水面分散,有少许下沉,可认为中级;在水面基本能分散,可认为差级;在水面以油滴或乳状物漂浮不分散,可认为劣级;从中可筛选出使用得较好的表面活性剂。
一般使用的表面活性剂如烷基酚聚氧乙烯醚类(OP-4、OP10、NP-9、NP-10、NP-15、TX-10等);十二烷基苯磺酸盐(500#、700#等)、多苯乙基酚聚氧乙烯醚类(如601#、6002#、603#、1601#等)、蓖麻油聚氧乙烯醚类(EL-40、EL-60、BY-125等)、脂肪醇聚氧乙烯醚类(如AEO-7、AEO-9、AEO-10等)、非离子脂肪醇EO/PO嵌段共聚物(如EthylanNS-500LQ、Ethylan992)和水面扩散剂产品(YUS-CH8000、YUS-EP60P)等。
2.3 成膜助剂
一切能够形成连续薄膜的聚合物,都可以称为成膜剂。成膜助剂不同于常用的乳油、水乳剂、微乳剂等常用的表面活性剂,通常是溶解性很强,且挥发性非常缓慢的助剂。使用在展膜油剂中,可以使制剂在水表面形成油膜且迅速展布。
在展膜油剂中较喜欢用的成膜助剂为十二碳醇酯(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯),商品名为十二碳醇酯或醇酯-12,它能够有助于各种商品乳液的成膜,并有效降低其最低成膜温度。除此之外,也可以使用其他的成膜助剂如聚乙烯醇、甲基纤维素、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇双硬脂酸酯等。
成膜助剂可以通过以下方式进行筛选:采用溶剂(或混合溶剂)溶解农药原药的油相90 g和10 g成膜助剂混合均匀后,取该试液50 μL滴入水面,依药液在水面扩展性能进行评价:① 水面迅速扩散,无乳化现象或沉油现象为优;② 在水面迅速扩散,有轻微乳化现象为良;③ 在水面有扩散现象,但扩散慢且扩散面积小为一般;④ 在水面扩散差,乳化现象明显为差;⑤ 在水面不扩散为0。
3 展膜油剂的制备和性能测定
对某农药原药,通过对溶剂、表面活性剂和成膜剂的筛选,确定配方后,进行加工制备展膜油剂。方法是:将农药原药与溶剂混合,搅拌直至原药完全溶解形成均匀溶液,然后加入表面活性剂和成膜剂,搅拌均匀,最终形成透明的展膜油剂。
展膜油剂的配方指标和性能测定主要包括:① 外观应为单相透明液体,无异物;② 有效成分含量测定,一般采用高效液相色谱法测定有效成分质量分数,有效成分分解率<5%为合格;③ pH值,按GB/T-1601—1993《农药pH值的测定方法》测定;④ 水分含量,按GB/T-1600—2001《农药水分测定方法》中“卡尔·费休法”测定;⑤ 热贮稳定性,按GB/T-19136—2003《农药热贮稳定性测定方法》进行测定;⑥ 低温稳定性,按GB/T-19137—2003《农药低温稳定性测定方法》进行测定;⑦ 表面张力和平衡界面张力,采用全量程旋转滴界面张力测定仪进行测定;⑧ 铺展速度和铺展面积采用“浮子法”进行测定。
4 展膜油剂研制的配方比例
(1)卢瑞等通过筛选溶剂和表面活性剂,研制5%氟环唑展膜油剂,确定5%氟环唑展膜油剂配方(各组分按质量分数表示)为:5%氟环唑、5%十二碳醇酯(成膜剂)、6%表面活性剂(NP10∶BY-140∶TX-10=1∶1∶1)、7% 1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、21%油酸甲酯、溶剂油200#补至100%。
该配方样品经各项性能质量检测:外观为单相透明液体;冷贮稳定性(0℃)为均一透明液体,有效成分分解率0.22%;热贮稳定性(54℃)为均一透明液体,有效成分分解率0.48%;pH值6.5;扩展速度为8.6 cm/s,扩展面积为2 201 cm2,表面张力为27.13 mN/m。
5%氟环唑展膜油剂作为一种水田省力化农药新剂型,在防治水稻纹枯病试验中表现优异,剂量为6 g/亩下,5%氟环唑展膜油剂30 d和50 d防效分别为74.05%和76.18%,略优于对照药剂125 g/L氟环唑悬浮剂30 d和50 d防效。此外,同剂量下药效数据较为均匀,说明展膜油剂在田间应用时展布均匀,性能较佳;在施药50 d内,可以有效控制水稻纹枯病的发展速度,可以达到市场常规药剂防治水平。
(2)冯超等以7种生物溶剂和表面活性剂及成膜剂研制5%醚菌酯展膜油剂。对7种生物溶剂筛选结果表明,农用复合酯、豆油酸甲酯、棕榈油酸甲酯、动物油酸甲酯和生物柴油对原药溶解性差,月桂酸甲酯和椰油脂肪酸甲酯有较好的溶解度,分别为267.75 g/L和325.33 g/L。
最终确定的5%醚菌酯展膜油剂配方为:醚菊酯5.0%、溶剂月桂酸甲酯50.0%、表面活性剂(OP-4、OP-10和2201以质量比4∶4∶3复配)5.5%、成膜助剂4.5%、大豆油35.0%。
用上述配方制备的5.0%醚菊酯展膜油剂,外观为透明液体,经常温、热贮(54±2℃)14 d后无沉淀、结晶和分层现象。田间试验结果表明,施药7 d对稻飞虱的校正防效达78.5%。
(3)黄崇春等以呋虫胺为有效成分,通过对溶剂和表面活性剂的筛选和配伍研制4%展膜油剂。确定的4%呋虫胺展膜油剂最优配方(各组分的量用质量分数表示)为:呋虫胺4%、溶剂油Green BR25%、OP-10、2201和十二碳醇酯以质量比为3∶1∶5复配总质量分数为9%,油酸甲酯油62%。田间药效试验结果表明:采用4%呋虫胺展膜油剂滴施防治稻飞虱,用药量为6、8、10 g(a.i.)/亩时,药后30 d校正防效分别为85.3%、90.1%、95.7%;药后50 d校正防效分别为56.2%、74.5%、83.3%。表明这种滴施省力化施药技术对稻飞虱有较好的防治效果。
(4)冯翔探究10%氰氟草酯展膜油剂的防效,发现10%氰氟草酯展膜油剂的有效成分用量为75~180 g/hm2,药后15 d混合杂草分蘖防效为78.49%~93.76%;药后30 d为78.54%~93.19%。对稗草鲜重防效为74.39%~90.68%、千金子为81.97%~95.98%;有效成分为90 g/hm2时,试验药剂与对照药剂(10%氰氟草酯可分散油悬浮剂)防效相当,差异不显著。氰氟草酯展膜油剂对水稻高度安全,未产生药害。
(5)王成等研制了一种防治水稻田中稻瘟病的10%稻瘟酰胺展膜油剂,以降低用工成本和提高用药的方便性。最终确定成膜剂助剂及其用量,得到溶解性能和展布性能好的10%稻瘟酰胺展膜油剂配方为:10%稻瘟酰胺、7.5% SP-SO3708、7.5% EGDS、9.4% DMF、28%油酸甲酯、溶剂油150#补至100%。该配方制剂稳定性合格,在水面上铺展性能优越,符合展膜油剂性能的要求。
(6)张力卜等以噻呋酰胺和嘧菌酯为有效成分,通过对溶剂、表面活性剂的筛选,研制了4%噻呋酰胺·嘧菌酯展膜油剂。最终确定的4%噻呋酰胺·嘧菌酯展膜油剂配方:噻呋酰胺2%、嘧菌酯2%、癸酰胺10%、十二碳醇酯5%、601# 2%、JP-9511 2%、助溶剂(油酸甲酯与溶剂油200#按2∶1比例)补足至100%。
对4%噻呋酰胺·嘧菌酯展膜油剂配方产品各项指标测定,结果表明:噻呋酰胺质量分数为2.02%、嘧菌酯质量分数为2.04%,pH值6.42,表面张力为27.23 mN/m,平衡界面张力为0.34 mN/m,水分0.12%、铺展速度为7.57 cm/s(指标为≥5.0 cm/s),铺展面积为1 983.26 cm2(指标为≥1100 cm2),低温稳定性和热贮稳定性均合格。
5 应用试验
(1)郭艳春等在2012年开展了25%噁草·丙草胺展膜油剂防除水稻移栽田一年生杂草试验研究,结果表明该药剂对防治水稻移栽田一年生杂草施药量为656.25 g/hm2、1 125.00 g/hm2时,药后45 d总株数防效分别为92.71%、95.66%;总鲜重防效分别为93.30%、96.76%;增产率分别为13.86%和11.39%。表明:施用25%噁草·丙草胺展膜油剂对水稻田一年生杂草均有较高的防除效果,在试验剂量范围内,对供试作物水稻比较安全。
(2)陈淑宁等为明确新药剂4%嘧菌酯·噻呋酰胺展膜油剂对水稻纹枯病的防治效果,分别在河北省、湖北省、湖南省及上海市选取8地进行了2年田间试验,比较了不同剂量处理间的防治效果。结果表明,4%嘧菌酯·噻呋酰胺展膜油剂对水稻纹枯病具有较好的防效,优于对照药剂25%嘧菌酯悬浮剂及240 g/L噻呋酰胺悬浮剂的防治效果,且使用方便。当施药量达到200 mL/亩时,2014年在河北省、湖北省、湖南省及上海市,药后14 d防效分别为82.41%、89.2%、83.25%和85.29%。2015年在河北省、湖北省、湖南省试验地,药后14 d防效分别为81.72%、81.95%、90.9%;两年防效均优于或持平对照药剂。
(3)应薛养等用8%噻嗪酮展膜油剂(哈尔滨工业大学提供)进行了大田防治白背飞虱药效试验。结果显示8%噻嗪酮展膜油剂与对照药剂相比,在施药后5 d的虫口减退率均在90%以上,均能有效控制白背飞虱的危害。
(4)张力卜等制备了4% 噻呋酰胺·嘧菌酯展膜油剂,并开展田间药效试验,结果表明,使用4%噻呋酰胺·嘧菌酯展膜油剂90、105 g/hm2 10 d后,防效分别为68.77%、73.18%,极显著高于240 g/L噻呋酰胺悬浮剂90 g/hm2和250g/L嘧菌酯悬浮剂150 g/hm2的防效。
(5)邢云天等研究了氯硝柳胺展膜油剂水面铺展速度、水面分布和水面杀尾蚴效果。结果表明氯硝柳胺展膜油剂铺展速度快、水面滞留时间长,具有较好的表面杀蚴作用,可用于现场水面杀尾蚴,阻断血吸虫病的传播。
(6)钱益平等研究了30%聚醚苯酰胺展膜油剂杀血吸虫尾蚴的效果。结果表明在较低浓度(滴入1 μL时,即10.036 mg/cm2),30%聚醚苯酰胺展膜油剂也具有较高的杀灭杀血吸虫尾蚴效果,在30 min内,尾蚴的死亡率可达90%,60 min后尾蚴的死亡率达到100%。
(7)马海芳等采用5%吡丙醚展膜油剂(广西田园生化公司提供)进行杀灭和控制蚊虫试验,该制剂滴施在水面能快速铺展,滴加量为1.28 μm时,铺展速度为9.29 cm/s,铺展面积达1 882.74 cm2。50 μm/m2施药浓度防治水体蚊虫,施药后蚊幼虫和蛹的总死亡率为100%,化蛹率为85.3%,但化蛹后24 h内死亡,羽化率为0%。表明5%吡丙醚展膜油剂具有抑制蚊幼虫生长发育的抑制作用,可将5%吡丙醚展膜油剂直接应用于蚊虫孳生地,能有效控制蚊虫的生长。
6 结语
国内使用于稻田防除病虫害化学防治技术中大多采用大容量喷雾法,施药量一般在750 L/hm2以上,甚至有的采用毒土法或水节筒法等,劳动强度大,且费工费时。因此,生产中很有必要开发省工、省力、省时施药的制剂产品。目前国内开发的这方面的主要制剂产品有以溶剂为载体的水面展膜油剂和以固体为载体的水面漂浮粒剂。
展膜油剂的开发和应用,具有减少农民施药时间和节省劳动力的优势,是一种省工、省力和使用方便的剂型产品。用于水稻田中,只要把药剂滴入水中,药剂就可迅速扩散至整个田中形成药膜,并可借水稻茎叶向上沿升到病害发病处或害虫栖息处,达到防治病虫草害的效果。除此之外,展膜油剂还能直接应用于蚊虫孳生地,能有效控制蚊虫的生长,杀灭水体中蚊子的幼虫。也由于展膜油剂在水面铺展速度快、水面滞留时间长,使药剂具有较好的表面杀蚴作用,可用于现场水面杀尾蚴,在阻断血吸虫病的传播中起着重要的作用。
农药快讯, 2020 (11): 50-53.