氯氟吡啶酯(florpyrauxifen-benzyl)是陶氏益农公司(现科迪华公司)继氟氯吡啶酯之后开发的又一个新颖芳基吡啶甲酸酯类除草剂,商品名主要有Rinskor®、灵斯科®和Loyant®等;按其化学结构归属于吡啶羧酸类除草剂(从作用机理来看,它归属于最早开发的选择性“合成激素类”除草剂)。氯氟吡啶酯可视为陶氏益农公司历经10年时间和耗费巨资,在吡啶羧酸类除草剂(如氨氯吡啶酸、二氯吡啶酸、三氯吡氧乙酸、氯氟吡氧乙酸、氯氨吡啶酸等)的结构上优化和衍生筛选出来的新化合物;但依然保留了激素类除草剂的特征,成为该类除草剂中最新的成员。氯氟吡啶酯化学结构式见图1。
图 1 氯氟吡啶酯结构式
氯氟吡啶酯具有高效、广谱的除草活性,可防除禾本科杂草、莎草和阔叶杂草,适用于水稻和其他作物。氯氟吡啶酯在开发成功后,由陶氏益农公司及时推出应用于水稻田除草剂的产品为3%氯氟吡啶酯乳油,商品名Rinskor®(灵斯科®)。该产品凭其具有很低的用药量、杀草谱更广、能快速防除杂草、与其他除草剂无交互抗性、有良好的耐药性、对人类健康、环境更安全和减小风险,及优越的毒理学和环境毒理学特征等特点,已在全球各地使用,且表现出优异的防治效果,成为水稻田除草剂市场的新宠儿,并将成为防治抗性杂草的一种新利器。
1 氯氟吡啶酯理化性质和剂型
1.1 氯氟吡啶酯理化性质
氯氟吡啶酯熔点137.1℃,分解温度>400℃,密度1.439 g/cm3,溶解度:水中0.015 mg/L(20℃),易溶于丙酮、苯类等大多数有机溶剂。稳定性:对光稳定,不易燃、易爆、无腐蚀性。
氯氟吡啶酯对哺乳动物安全,急性、慢性毒性低,无致突变、致畸作用,无生殖毒性。其在土壤、水和沉积环境中表现出相同的降解归趋。氯氟吡啶酯DT50值(实验室)为1~10 d(有氧土壤)、5~10 d(厌氧土壤)、4~6 d(水中),且在土壤中移动性小。
1.2 氯氟吡啶酯剂型
主要加工剂型有乳油、悬浮剂和可分散油悬浮剂等。氯氟吡啶酯的制剂可以依据市场的需求加工成液体制剂(Neo EC和SC)或固体制剂。所有制剂类型均可提供优秀的混用性和兼容性。Neo EC的特点是其不含有石油馏出物,挥发性有机碳含量较低,使其能够加入多种不同类型的助剂,提升使用便利性及效果。加工SC可制成不使用有机溶剂、含量较高的水基性环保制剂产品(如2018年5月3日,澳大利亚农药兽药管理局批准登记了300 g/L氯氟吡啶酯SC;商品名Ubeniq®,用于水稻芽后防除一些禾本科杂草和阔叶杂草)。这2种制剂产品主要用于芽后茎叶喷雾使用。
目前美国陶氏益农公司在国内登记91.4%原药和3%氯氟吡啶酯乳油(PD20171737)、13%氰氟草酯·氯氟吡啶酯乳油(PD20182019)、五氟磺草胺·氯氟吡啶酯可分散油悬浮剂(PD20183621)均用于水稻田除草。
2 作用机理和作用方式
从化学结构来看,氯氟吡啶酯是全球仅有2个新颖芳基吡啶甲酸酯类除草剂中一员;从作用机理而言,它归属于最早开发的选择性“合成激素类”除草剂。合成激素类除草剂为天然激素模拟物,通过破坏植物生长调节进程而效果的。当该类产品与靶标位点结合后,会诱导细胞内相关生命活动迅速增长,导致敏感植物生长异常,如茎弯曲、组织肿胀等,最终导致其死亡。合成激素类除草剂主要通过植物叶面吸收,少量通过根部吸收,药剂进入植株在木质部和韧皮部传导,并在生长点累积,从而发挥作用。
氯氟吡啶酯作用方式是一种既可通过叶片,也可通过根部吸收的内吸性除草剂。可经木质部和韧皮部传导并积累在杂草的分生组织中发挥除草活性。
氯氟吡啶酯与传统合成激素类除草剂相比,与受体结合方式独特,它们的靶标位点不同,且其与位点的亲和力非常紧密时,其用量显著降低。TIR1和AFB5是合成激素类除草剂中两个最重要的靶标位点,由于氯氟吡啶酯(或氟氯吡啶酯)与其他合成激素类除草剂作用受体不同,作用机理上有所区别,且氯氟吡啶酯(或氟氯吡啶酯)与受体亲和力更强,导致其用药量大幅下降,除草速度更快,且与其他除草剂无交互抗性。
3 氯氟吡啶酯特点
氯氟吡啶酯与传统合成激素类除草剂相比,因具有与靶标位点AFB5结合度高的特点,因此其用药量很低;同时具有广谱、速效、高效和安全性强等特点。
使用该产品可以解决对乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂(如双草醚、咪唑乙烟酸、五氟磺草胺、苄嘧磺隆、吡嘧磺隆、嘧啶肟草醚和丙嗪嘧磺隆);乙酰辅酶羧化酶(ACCase)抑制剂(如氰氟草酯、精噁唑禾草灵、环苯草酮和噁唑酰草胺);对羟苯基丙酮酸双氧化酶抑制剂(硝磺草酮、呋喃磺草酮、环磺酮和双环磺草酮);及其他类别除草剂(敌稗、二氯喹啉酸、草甘膦、异噁草松和莠去津)等产生的抗性杂草问题。
4 吡啶羧酸类除草剂的开发和进展
陶氏益农公司长久以来,都是吡啶羧酸类除草剂的主要开发者和市场应用的主要推手。
(1)陶氏益农公司1963年开发的第一个吡啶羧酸类除草剂氨氯吡啶酸(Picloram)上市,也叫毒莠定®,商品名Tordon®。主要特点是具有内吸活性和持效性,产品多用于非耕地防除一年生和多年生杂草;并经常用于混剂中防除那些难于防除的,根系很深的多年生杂草如欧洲蕨和荆棘等。氨氯吡啶酸开发以来历经市场考验,在牧场和非农领域创造了很多佳绩。但毒莠定®由于持效性长,容易对下茬作物产生药害,因此在某些禾谷类作物中应用会受到限制。
(2)1975年开发的重要产品为二氯吡啶酸(Clopyralid)上市,商品名龙拳®,Lontrel®。它主要通过植物的根和叶的吸收,然后在植物体内进行传导,所以其传导性能较强。对杂草施药后,它被植物的叶片或根部吸收,在植物体中上下移动并迅速传导到整个植株。低浓度的二氯吡啶酸能够刺激植物的DNA、RNA和蛋白质的合成从而导致细胞分裂的失控和无序生长,最后导致管束被破坏,高浓度的二氯吡啶酸则能够抑制细胞的分裂和生长。
(3)1979年开发的重要产品为三氯吡氧乙酸(Triclopyr)上市,商品名绿草啶®。药剂可通过植物的根和叶进行吸收,然后在植物体内进行传导到全株,使植物产生过量的核酸,造成其根、茎、叶畸形,储藏物质耗尽,维管束被栓塞或破裂,植株逐渐死亡。三氯吡氧乙酸成分与氯氟吡氧乙酸相比较,其对植物根部转导性要强于氯氟吡氧乙酸。三氯吡氧乙酸主要用于防除非耕地,如铁路、高速公路、森林、工业用地等防除阔叶杂草和灌木,还可用于禾本科作物如小麦、玉米、高粱等田地防除阔叶杂草,但禾本科作物对其具有一定耐药性。
(4)1985年开发的重要产品为氯氟吡氧乙酸(Fluroxypyr)上市,商品名使它隆®(Starane®)。主要用于麦田除草,在玉米及油菜田也有应用,当时它的主要特点在于可有效防除欧洲禾谷类作物中的一种主要害草cleavers(Galium aparine)。
(5)在陶氏益农公司开发第一个氨氯吡啶酸(Picloram)上市40年后,2006年开发的另一个重要产品为氯氨吡啶酸(Aminopyralid)上市,商品名Milestone®。氯氨吡啶酸与氨氯吡啶酸虽然在分子结构上相差1个氯原子,氯氨吡啶酸用药量(100 g ai./hm2)仅为氨氯吡啶酸用药量(1 kg ai./hm2)的1/10,从而使其生物活性比氨氯吡啶酸提高整整一个数量级。氯氨吡啶酸广泛应用于山地、草原、种植地和非耕地的一年生和多年生阔叶杂草防除,特别是顽固阔叶杂草,对于牧草和牲畜较安全,故在牧草和人工草场拥有很强市场潜力,现也应用于谷物、蔬菜、果树和牧场等杂草防除。氯氨吡啶酸现在上市国家包括美国、加拿大、澳大利亚、阿根廷、英国、墨西哥、中国、马来西亚等。
(6)陶氏益农公司公司2014年推出了新颖芳基吡啶甲酸酯类除草剂氟氯吡啶酯(Halauxifen-methyi),商品名锐活®(Arylex®)。同年93%氟氯吡啶酯原药和20%双氟磺草胺·氟氯酯水分散粒剂,商品名锐超麦®,首先在我国获得临时登记和上市。产品茎叶喷雾用于小麦田防除一年生阔叶杂草,有效成分用量为15.0~19.5 g/hm2。同年氟氯吡啶酯单剂,氟氯吡啶酯与安全剂解草酯(商品名GF-2685)、双氟磺草胺(商品名Paradigm®)二元复配制剂,以及与氯氟吡氧乙酸、解草酯(商品名Pixxaro®)的三元复配制剂在加拿大获批登记,用于谷物。氟氯吡啶酯模拟了高剂量天然植物生长激素的作用,引起特定的生长素调节基因的过度刺激,干扰敏感植物的多个生长过程;经由植物的茎、叶、根部吸收,通过与植物体内的激素受体结合,刺激植物细胞过度分裂,阻塞传导组织,最后导致植物营养耗尽死亡。
(7)氯氟吡啶酯(florpyrauxifen-benzyl)是陶氏益农公司继氟氯吡啶酯之后开发的第2个新颖芳基吡啶甲酸酯类除草剂,作用机理与氟氯吡啶酯相同,但其活性优于氟氯吡啶酯(Halauxifen-methyi)。可通过植物叶片和根部吸收,具有内吸性,可经木质部和韧皮部传导并积累在杂草的分生组织内,从而发挥除草活性作用。
氯氟吡啶酯用于水稻等多种作物和水域除草,2016年首先在我国登记,2018年在我国和美国上市。2018年5月3日澳大利亚批准登记氯氟吡啶酯原药和制剂产品GF-3301(300 g/L氯氟吡啶酯SC,商品名Ubeniq®,用于水稻芽后防除禾本科杂草和阔叶杂草。
到目前,氯氟吡啶酯已被批准在中国、美国、智利、巴西、哥伦比亚、多米尼加、秘鲁、玻利维亚、乌拉圭、尼加拉瓜、马来西亚、越南、印度尼西亚、韩国、斯里兰卡、土耳其、澳大利亚和几个欧盟国家或地区使用,有一些国家早以获得登记和上市,如中国、美国、韩国、智利和澳大利亚等。氟氯吡啶酯和氯氟吡啶酯是吡啶羧酸类除草剂中的新兴力量,是市场增长的新“源泉”。
5 应用试验示例
(1)沈丽丽等通过试验,比较了不同剂量下3%氯氟吡啶酯EC(商品名灵斯科®,美国陶氏益农公司产品)与常规药剂稻杰(2.5%五氟磺草胺OD,美国陶氏益农公司产品)+千金(10%氰氟草酯EC,美国陶氏益农公司产品)对稻田禾本科莎草科和阔叶等杂草防除效果。试验结果表明:灵斯科®900、1 200 mg/hm2对空心莲子草均有较好的防治效果,但对双穗雀稗、大龄稗草(3~4分蘖)的防治效果较差,对水稻安全。
(2)朱友理等通过田间药效试验比较了氯氟吡啶酯不同剂量对机插稻田主要杂草和不同叶龄稗草的防效,明确了2种助剂的增效减量作用。试验结果表明:水稻移栽后25 d,施用3%氯氟吡啶酯乳油600~1 200 mL/hm2对稗草、鸭食草、水苋菜、陌上菜、空心莲子草等具有较好的防效,但对丁香蓼没有效果。
(3)张建萍等研究了3%氯氟吡啶酯乳油对机直播稻田杂草的防治效果。试验结果表明:3%氯氟吡啶酯乳油施药35 d,用药量36 g ai/hm2处理及27 g ai/hm2混配10%氰氟草酯(112.5、225.0 g ai/hm2)处理,能有效防治机直播稻田千金子、耳叶水苋菜、水蓼、陌上菜和莎草,植株密度防效均为100%。
(4)为解决单季直播稻田ALS抑制剂五氟磺草胺、苄嘧磺隆的抗性稗草防治问题,邵庭等引进合成激素类除草剂3%氯氟吡啶酯乳油等药剂进行药效试验。试验结果表明:3%氯氟吡啶酯乳油900 mL/hm2对水稻安全。药后45 d,处理水稻防效达97.6%,较好地解决了抗性稗草的防治问题,可优先推广使用。
(5)氯氟吡啶酯系列药剂对旱直播水稻田杂草具有很好的防治效果,闵信荣等通过两年示范试验,结果表明:氯氟吡啶酯系列药剂除草效果快,对水稻生长安全。使用GF-3408(120 g/L氯氟吡啶酯+氰氟草酯乳油)每667 m2用量100~150 mL,可有效防除旱直播水稻田阔叶杂草、莎草及禾本科杂草,防除效果好于GF-3206(25 g/L氯氟吡啶酯乳油+氰氟草酯组合和五氟磺草胺+氰氟草酯组合。示范试验结果表明:氯氟吡啶酯系列药剂对稗草防治效果优良,对马唐、日照飘拂田块,可考虑与其他针对性药剂混配使用,以提高防治效果。
(6)凌舟洋等选用不同剂量的氯氟吡啶酯+氰氟草酯对单季稻直播田杂草进行防除试验。田间试验结果表明:药后16 d对照组杂草种类多,发生量大,危害相当严重,水稻后期基本绝产。氯氟吡啶酯750 mL/hm2+氰氟草酯1 500 mL/hm2和氯氟吡啶酯900 mL/hm2+氰氟草酯2 250 mL/hm2处理的田块对稗草、千金子、阔叶草的株防效和鲜重防效都达到了100%,对莎草的鲜重防效也在97%以上。在安全性方面,药后2 d观察,各个药剂处理区杂草已经倒伏,开始发黄;药后7 d观察,杂草已经死亡。氯氟吡啶酯+氰氟草酯处理的水稻秧苗未出现明显药害症状,说明其安全性好。
6 结语
氯氟吡啶酯是由陶氏益农公司在吡啶羧酸类除草剂的结构优化和衍生,筛选出来的新化合物,也是全球仅有2个新颖芳基吡啶甲酸酯类除草剂的(另一个为氟氯吡啶酯)成员,但依然保留了激素类除草剂的特征。虽然氯氟吡啶酯与氟氯吡啶酯作用机理相同,但两者分子结构的不同,氯氟吡啶酯具有独特的选择性,对水稻具有极高的安全性,该公司首推氯氟吡啶酯用于水稻,氯氟吡啶酯的活性要优于氟氯吡啶酯,也是所有除草剂中对水生生物最安全的产品,美国环保署将其归为“减风险”产品。
由陶氏益农公司推出使用于水稻田除草剂的产品为3%氯氟吡啶酯乳油,商品名Rinskor®(灵斯科®)。该产品凭其具有很低的用药量、杀草谱更广、能快速防除杂草、与其他除草剂无交互抗性、有良好的耐药性、对环境友好,及优越的毒理学和环境毒理学特征等特点,已在全球各地使用;表现出优异的防治效果,成为水稻田除草剂市场的新宠儿,并将成为防治抗性杂草的一种新利器。
农药快讯, 2021 (12): 21-23.