芳氧苯氧丙酸类除草剂是全球除草剂市场的主流品种之一。以2014年为例,全球芳氧苯氧丙酸类除草剂的销售额为12.17亿美元,占全球除草剂市场(264.40亿美元)的4.6%,占全球农药市场(632.12亿美元)的1.9%。虽不及氨基酸类和磺酰脲类等除草剂,但也在除草剂市场占有一席之地(全球销量排名第六)。
芳氧苯氧丙酸类除草剂发现于20世纪60年代,Hoechst(德国赫斯特)公司将2,4-D结构中的苯基用二苯醚替换后,研究开发了第一代芳氧苯氧丙酸类除草剂“禾草灵”。1971年确定其母环结构由A与B构成。其后的该类除草剂都是在此基础上进行修饰改造,将一边的A苯环改变为杂环或稠环,并向环中引入活性基团F原子等,得到了一系列活性更高、选择性更好的除草剂。
芳氧苯氧丙酸类除草剂主要是乙酰辅酶A羧化酶的活性抑制剂,进而抑制脂肪酸的合成,导致合成油酸、亚油酸、亚麻酸、蜡质层和角质层的过程受阻,植物的膜结构迅速破坏、透性增强,最终导致植物的死亡。其高效、低毒、高选择性、对作物安全及易于降解的特点,极大地促进了选择性除草剂的发展。
商品化的芳氧苯氧丙酸类除草剂通常被加工成酯类,使得其更容易被杂草所吸收;但通常酯类物质的溶解度较小,吸附性较强,因此不容易淋溶,而更容易吸收在土壤中。
1 炔草酯
炔草酯是含氟、具光学活性的芳氧苯氧丙酸类除草剂,商品名为顶尖(Topic)。
炔草酯结构式
炔草酯的作用机理是乙酰辅酶A羧化酶抑制剂,内吸传导性除草剂,药物经由植物体的叶片和叶鞘吸收,韧皮部传导,积累于植物体的分生组织内,抑制乙酰辅酶A羧化酶,使脂肪酸合成停止,细胞的生长分裂不能正常进行,膜系统等含脂结构破坏,最后导致植物死亡。从炔草酯被吸收到杂草死亡比较缓慢,一般需要1~3周。
炔草酯用于苗后茎叶处理,防除小麦、黑麦、黑小麦等谷物田禾本科杂草,尤其对看麦娘和野燕麦等难治杂草高效。
炔草酯的主流制剂剂型为水乳剂(8%、15%、20%、30%),微乳剂(15%、24%),可湿性粉剂(15%、20%),可分散油悬浮剂(8%、14%),乳油(24%)。
出口情况:海关数据显示2019年我国共出口炔草酯3 577万美元(不完全统计,包括制剂和原药)。出口第一的国家是哈萨克斯坦,出口以制剂为主,为865.15万美元;第二是俄罗斯,制剂和原药均有需求,出口额为364.81万美元;第三是荷兰,出口额为358.2万美元。另外,加拿大、印度、以色列、苏丹等国也为炔草酯的主要出口目的国。
2 氰氟草酯
氰氟草酯是美国陶氏益农公司于1987年开发生产的一种水稻专用除草剂,也是芳氧苯氧丙酸类除草剂中唯一对水稻高度安全的品种。1998年美国陶氏益农公司在我国首家登记了氰氟草酯原药;2006年专利到期,国内开始陆续登记;2007年国内企业(上海生农生化制品有限公司)首次登记。
氰氟草酯结构式
氰氟草酯是脂肪酸合成抑制剂,抑制乙酰辅酶A羧化酶。主要通过叶面吸收,没有土壤活性。氰氟草酯具有内吸性,通过植物组织迅速吸收。药剂处理后,禾本科杂草立即停止生长,2~7天内出现黄化现象,2~3周内整株植物坏死和死亡。
近年来在中国市场大火的美国陶氏益农的千金(有效成分:10%氰氟草酯乳油)、稻喜(60 g/L氰氟草酯+五氟磺草胺),由于其高效安全,占据了我国水稻田除草剂的主流市场。
氰氟草酯主要剂型是:乳油(10%、15%、20%、30%、100 g/L)、可湿性粉剂(20%)、水乳剂(10%、15%、20%、25%、30%、40%)、微乳剂(10%、15%、250 g/L)、油悬浮剂(10%、20%、30%、40%)、可分散油悬浮剂(5%、10%、15%、20%、30%、40%);复配剂主要与精噁唑禾草灵、五氟磺草胺、吡嘧磺隆、双草醚等进行复配。
出口情况:2019年海关数据显示我国共出口氰氟草酯2 080万美元(包括制剂和原药)。越南为最大的出口国,出口额484.5万美元(绝大部分为制剂);其次为法国,出口额为175.5万美元;第三位是韩国,出口额为137.7万美元;第四位是菲律宾,出口额为135.6万美元。俄罗斯,乌拉圭,印度尼西亚,柬埔寨等国对该产品也有很大的需求量。
3 精喹禾灵
精喹禾灵是由日本日产化学工业公司开发的芳氧苯氧丙酸类除草剂。1998年我国首次登记精喹禾灵原药。
精喹禾灵结构式
精喹禾灵是典型的旋光异构体,其源自日产化学1983年研发的喹禾灵。精喹禾灵为喹禾灵的R体,R体对水稻与稗草的抑制活性分别比S体高430倍和65倍。其作用机制也与喹禾灵类似,通过杂草茎叶吸收,在植物体内向上和向下双向传导,积累在顶端及居间分生组织,抑制细胞脂肪酸合成,使杂草坏死。精喹禾灵与喹禾灵相比,提高了被植物吸收性和在植株内的移动性,所以作用速度更快。
精喹禾灵是一种具备高度选择性的旱田茎叶处理剂,其在禾本科杂草及双子叶作物间有高度的选择性,适用对象与喹禾灵类似,对阔叶作物田的禾本科杂草有很好的防效。精喹禾灵为低毒除草剂,对环境安全。适用于大豆、甜菜、油菜、棉花、花生、阔叶蔬菜等多种作物及果树等,主要用于防治野燕麦、稗草、狗尾草、金狗尾草、马唐、野黍、牛筋草、看麦娘、画眉草、千金子等一年生和多年生禾本科杂草。
出口情况:2019年度我国海关数据显示共出口5 163.6万美元精喹禾灵。最大出口目的国是乌克兰,共计出口895.7万美元;其次是俄罗斯,共计出口778.2万美元;第三名是比利时,出口432.5万美元;第四名是墨西哥,出口382.6万美元。另外,美国、白俄罗斯、日本、波兰、巴基斯坦、澳大利亚等国都是精喹禾灵的出口大国。
4 精噁唑禾草灵
精噁唑禾草灵商品名为“彪马”,是拜耳公司的产品。1984年,赫司特(现拜耳)公司上市了噁唑禾草灵。随后在其基础上开发了精噁唑禾草灵,并于1993年在中国首次登记,首次登记在油菜、花生、大豆、棉花等旱地阔叶作物,用于防除一年生禾本科杂草。
精噁唑禾草灵结构式
精噁唑禾草灵属选择性、内吸传导型苗后茎叶处理剂。有效成分被茎叶吸收后传导到叶基、节间分生组织、根的生长点,迅速转变成苯氧基的游离酸,抑制脂肪酸进行生物合成,损坏杂草生长点、分生组织,作用迅速,施药后2~3天内停止生长,5~7天心叶失绿变紫色,分生组织变褐,然后分蘖基部坏死,叶片变紫逐渐枯死。具有高选择性的特点。
由于精噁唑禾草灵具有植物毒性,但在加入安全剂后,作物根系中明显减少,降解加快,大大降低药害的风险。1998年由德国拜耳公司开发加入安全剂(吡唑解草酯,解草唑等),登记在春小麦和冬小麦上防除一年生杂草。21世纪初,该有效成分原药和制剂开始国产化生产,现已在生产上大面积推广应用,用于防除旱地禾本科杂草。
出口情况:据不完全统计,我国2019年共出口精噁唑禾草灵5 163.5万美元(包括制剂和原药)。第一大出口目的国是俄罗斯,共计出口2 704.3万美元;第二大出口国是丹麦,共计出口545.67万美元;第三大出口国为哈萨克斯坦,共计出口438万美元;第四为印度,共计出口408万美元。保加利亚,土耳其,波兰,缅甸,古巴,泰国分列该产品前十出口市场。
5 高效氟吡甲禾灵
高效氟吡甲禾灵是美国陶氏益农公司开发的芳氧苯氧丙酸类除草剂。
高效氟吡甲禾灵结构式
杂草在吸收高效氟吡甲禾灵后很快停止生长,幼嫩组织和生长旺盛的组织首先受抑制。施药后48 h可观察到杂草的受害症状。首先是芽和节等分生组织部位开始变褐,然后心叶逐渐变紫、变黄,直到全株枯死。老叶表现症状稍晚,在枯萎前先变紫、橙或红。从施药到杂草死亡一般需6~10天。但是在低剂量、杂草较大或干旱条件下,杂草有时不会完全死亡,仍然会表现出用药的症状。
高效氟吡甲禾灵对从出苗到分蘖、抽穗初期的一年生和多年生禾本科杂草有很好的防除效果,对阔叶草和莎草无效。对阔叶作物安全。
出口情况:据不完全统计,我国2019年共计出口高效氟吡甲禾灵6 665.48万美元。第一大出口目的国是阿根廷,出口金额为2 670.5万美元;第二位是巴西,出口金额为981.3万美元;第三位为俄罗斯,共计出口767万美元;第四名是澳大利亚,出口440.6万美元。巴拉圭,智利,加纳,塞内加尔,喀麦隆,乌拉圭等国也是主要的出口目的国。
6 总结
未来的除草剂将继续朝高效、易降解的方向发展。除草剂低毒、低残留、高生物活性和高选择性将会成为市场主流,芳氧苯氧丙酸类除草剂等光学活性农药其“R”旋光异构体的研究前景非常广阔,将成为未来的主流发展方向。
来源:磊子侃农药