種衣劑防病蟲害的研究進展

陳澤南 鄒甜 王志偉等

摘要 主要從種衣劑的概念、特點、組成、分類等方面進行了綜述，簡介了種衣劑國內(nèi)外發(fā)展進程，分析了種衣劑在防治病蟲害方面的應(yīng)用，指出了目前我國種衣劑發(fā)展存在的問題，最后從包衣機械、應(yīng)用范圍、毒性、有效成分等方面對種衣劑的前景進行了展望。

關(guān)鍵詞 種衣劑；種子包衣；組成；病蟲害；發(fā)展

中圖分類號 S330.2 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）32-0010-04

Research Rrogress on Preventing Plant Diseases and Insect Pests of Seed Coating Formulation

CHEN Zenan， ZOU Tian， WANG Zhiwei et al

（College of Horticulture and Landscape Architecture， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128）

Abstract The concept， feature， component， classification of seed coating formulation were summarized， and its advance was presented at home and abroad ， then the application on plant diseases as well as insect pests was analyzed. The current problems of seed coating in China were pointed out， finally， the prospect of seed coating agent including seed coating machine， field of application， virulence and active component was predicted.

Key words Seed coating formulation；Seed pelleting；Composition；Diseases and insect pests；Development

作者簡介 陳澤南（1993—），男，湖南益陽人，碩士研究生，研究方向：瓜類病害防治。*通訊作者，教授，博士生導(dǎo)師，從事瓜類種子生產(chǎn)與加工研究。

收稿日期 2018-06-06

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本，提高種子播種質(zhì)量是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重要措施。種子自身攜帶的病原菌或土壤中的病原菌和地下害蟲等會影響種子發(fā)芽，如果不采取特殊的處理，會導(dǎo)致病蟲害爆發(fā)，造成農(nóng)作物大面積減產(chǎn)[1]。種衣劑作為一種具有特殊功效的、高效、安全、環(huán)保的種子處理新技術(shù)，是在綠色農(nóng)藥新劑型（如懸浮劑、微膠囊型懸浮劑）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的[2]，是提高種子科技含量、實現(xiàn)促產(chǎn)增收的重要途徑，也是國家施行“種子工程”的重要部分[3]。種子包衣既能保障幼苗苗期茁壯成長又能起到防治苗期病蟲害的作用，現(xiàn)已被列為我國重點推廣的農(nóng)業(yè)技術(shù)項目。種子在催芽過程中容易發(fā)霉出現(xiàn)黑色斑點，假若使用種衣劑不僅可以殺菌，而且使得種子外觀美化，具有商品價值。顯然，與拌種劑、浸種劑2種傳統(tǒng)的田間作物保護方式相比，種子包衣更適合現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的需要，有利于區(qū)域性的綜合防治，也有利于區(qū)域性的良種推廣。

1 種衣劑概述

1.1 種衣劑的概念及特點

種衣劑是經(jīng)特定工藝流程加工，在種子表面均勻包裹一層含有農(nóng)藥、肥料、生長調(diào)節(jié)劑、成膜劑及配套助劑的物質(zhì)產(chǎn)品。它可以直接或稀釋后再包裹在種子表面，形成一定強度和通透性的保護膜。它與一般的浸種和拌種等方式不同，種子不需馬上播種，而能貯藏一年到兩年。種衣劑被包裹在種子上立即固化成膜，在土中遇水只吸脹不溶解，而在種子周圍形成一個屏障，藥肥等有效成分隨著種子的發(fā)芽、成苗而緩慢釋放，逐漸被植株根系吸收，傳導(dǎo)到植物體內(nèi)各個部位，以達到保護種子和幼苗免受地下害蟲及病菌的侵害、減少種子用量、提高種子發(fā)芽率、改善作物品質(zhì)、促進作物生長等目的。

種衣劑具有以下特點：①包衣使作物良種標(biāo)準(zhǔn)化，丸?；唐坊?，且種衣劑含有特殊警戒色料，可防止偽劣種子流通。②便于機播和勻播。種子經(jīng)丸化包衣后，大小基本一致，可實行精量播種，出苗壯且一致。③防治苗期病蟲害和系統(tǒng)侵染性病害效果顯著。一次包衣，殺蟲劑往下緩慢釋放，滅絕地下害蟲，殺菌劑則往上通過內(nèi)吸作用傳導(dǎo)到地上部，使幼苗抵制病原菌的侵害。④節(jié)約種子和農(nóng)藥用量，符合綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的理念。種衣劑內(nèi)活性成分可減少苗子的死亡率。由于衣膜內(nèi)農(nóng)藥藥效期長，長達40～60 d，可減少用藥次數(shù)和用量，節(jié)省勞動力，與溝施和葉面噴施相比，種子處理用藥均較低[4]。⑤減少環(huán)境污染，有利于保護天敵。種子包衣用藥集中，目的性強，能較大程度地減少農(nóng)藥危害，從而減少了人畜和害蟲天敵的接觸概率，保證生態(tài)系統(tǒng)的安全。⑥促苗增產(chǎn)。種衣劑內(nèi)微肥、激素等有效成分在作物苗期逐步釋放，促進幼苗生長，增強抗逆性，最終能提高作物產(chǎn)量5%～20%[5]。

1.2 種衣劑的組成

1.2.1 活性成分。

種衣劑的活性成分主要包括農(nóng)藥、微肥和生長調(diào)節(jié)劑、微生物等，是種衣劑直接發(fā)揮作用、直接反映種衣劑功效的有效成分。

①農(nóng)藥，包括殺菌劑和殺蟲劑。殺菌劑有福美雙、多菌靈、百菌清、三唑酮等。殺蟲劑有呋喃丹、吡蟲啉、噻蟲嗪、氟蟲腈等。由于一些藥劑毒性太高，現(xiàn)在逐漸發(fā)展新型低毒高效的農(nóng)藥品種，并由單一成分向復(fù)合成分發(fā)展，以達到互補增效、降低病蟲害抗藥性的目的[6]。

②微肥，主要是各種微量元素的集合，主要有銅、鋅、錳、硼、鉬等。這些微量元素是植物生長發(fā)育所必須的，但需求量很少。它們是植物體內(nèi)多種酶或輔酶的組成成分，對植物本身生長、發(fā)育和代謝起到促進和調(diào)節(jié)的作用。通過種衣劑里添加微量元素的方法可以改善植物的缺素癥。

③植物生長調(diào)節(jié)劑，是人工合成的具有植物激素相似作用的化合物和從生物中提取的天然植物激素，具有調(diào)節(jié)作物生長，改善作物品質(zhì)的功能。主要包括生長素類、赤霉素類、細胞分裂素類及生長延緩劑，如IAA、NAA、ABT、GA3、BA、PIX、CCC及三唑類延緩劑等。應(yīng)考慮與其他成分的配伍性加以選擇。

④有益微生物包括芽孢桿菌、木霉菌等。

1.2.2 非活性成分。

非活性成分包含種衣劑中的成膜劑及一系列助劑。其中助劑包括分散劑、滲透劑、防凍劑、乳化劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、緩釋劑、警戒色料等。

成膜劑是直接影響種衣劑質(zhì)量的最關(guān)鍵性的組分，它包被在種子表面，形成透氣、透水的薄膜，其分解速度決定了種衣劑中有效成分被植物吸收的程度。成膜劑的發(fā)展，經(jīng)歷了從物理型到以高分子聚合物為主的化學(xué)型。成膜劑一般可分為四大類：①淀粉類，如氧化淀粉、羧甲基淀粉等。黏性小，成膜性差。②纖維素類，例如乙基纖維素、羥丙基纖維素等。黏度中等，成膜性較好。③合成高聚物類，比如聚丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯等。黏度高，成膜性好，是目前應(yīng)用最廣泛的成膜材料。④其他天然物質(zhì)類，如堿性木質(zhì)素、阿拉伯樹膠等。目前，我國研究應(yīng)用較多且成膜性好的成膜材料有羧甲基纖維素鈉、聚苯乙烯等。

1.3 種衣劑的分類

1.3.1 按應(yīng)用范圍分類。①多種作物種衣劑：適用于多種作物的種衣劑，如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的適用于不同地區(qū)、不同作物品種包衣的種衣劑系列型號30多個，主要用于水稻、小麥、玉米、棉花、大豆等[3]。

②單一作物種衣劑：只應(yīng)用于一種作物，針對性強，用于其他作物時會產(chǎn)生藥害或出現(xiàn)藥效下降。防病防蟲效果強于多種作物種衣劑。

1.3.2 按劑型分類。

①干粉型種衣劑：是經(jīng)氣流粉碎之后攪拌均勻而制成的，生產(chǎn)技術(shù)要求較高。

②懸浮型種衣劑：是經(jīng)濕法研磨后而成的懸浮分散體系，一般采用霧化包衣。生產(chǎn)簡單，包衣效果好，但不耐貯存，固形物含量低（一般在1%～50%），藥劑與種子的質(zhì)量比一般較小，在1∶50左右。目前應(yīng)用最廣泛，市場上90%的種衣劑都是懸浮型種衣劑[7]。

③膠懸型種衣劑：是制成的膠懸分散體系。活性成分在衣膜中分布比懸浮型更均勻，包衣更強固。

④微膠囊型種衣劑：是具有一定強度的膠囊，活性成分可分散到100 μm以內(nèi)的微粒，能有效控制其釋放速率[8]。

2 種衣劑的發(fā)展?fàn)顩r

2.1 國外種衣劑

早在1886年，美國人Blessing為了方便播種，用面糊給棉花種子進行丸?；?。20世紀(jì)30年代英國的Germains種子公司在禾谷類作物上首次研制出旱作物種衣劑，使之商品化。1962年美國首先將藥物融入泥漿進行簡單的種子包衣。70年代至80年代種衣劑在美國、德國等西方發(fā)達國家得到大力發(fā)展，在作物、蔬菜、牧草和苗木等方面廣泛應(yīng)用。發(fā)展新型環(huán)境友好的種衣劑是目前研究的趨勢。Lizrragapaulin等[9]用殼聚糖（CH）和過氧化氫比較種子包衣和幼苗噴霧對玉米物候、生化反應(yīng)的影響，結(jié)果表明，H2O2種衣劑提高了富含優(yōu)質(zhì)蛋白的玉米品種種子發(fā)芽率，增加了株高；CH和H2O2的苗期噴霧對2個玉米品種的蛋白含量有促進作用，而對種子和幼苗的CAT活性無顯著影響。Hotta等[10]研發(fā)了新型水凝卡拉膠混合物包衣材料，它們具有生物降解、無毒、良好的吸水或持水能力等特點，能提高發(fā)芽率、出苗率和重要生長期尤其在逆境下的種子存活率。關(guān)于種衣劑的作用機理研究不深，有待加強。Smalling等[11]評價了種衣劑中新煙堿殺蟲劑和殺菌劑的濾取及對土壤的吸附性，發(fā)現(xiàn)過濾效果取決于種子種類，對不同土壤類型的吸附受親水性農(nóng)藥（噻蟲嗪、甲霜靈）限制，而疏水性農(nóng)藥的分區(qū)依賴于種子種類和土壤性質(zhì)。Vermeulen等[12]用近紅外超光譜成像評價了谷物類的農(nóng)藥種衣劑，比傳統(tǒng)的超高效液相色譜法更好。

2.2 國內(nèi)種衣劑

種衣劑在我國起步于1976年，輕工業(yè)部甜菜糖業(yè)研究所對甜菜種子進行包衣處理的研究。20世紀(jì)80年代，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)（原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)）率先對種衣劑進行系統(tǒng)性研究，李金玉等[13]成功研制出了適用于我國不同地區(qū)、不同作物良種包衣的含有不同活性成分的種衣劑系列。到20世紀(jì)90年代，種衣劑在我國迅速發(fā)展。1991年邵寶富等[14]用有益微生物為活性成分研制出ZSB生物型種衣劑，能提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)，對棉花苗期病害，西瓜立枯病、炭疽病等都有抑制作用，但對蟲害無防效。1994年王洪英等[15]改良旱作物種衣劑，以農(nóng)藥、微肥、激素等為活性成分，與高吸水樹脂混合研制出了玉米等作物的薄膜種衣劑。如今，以北農(nóng)、華農(nóng)、天津科潤為代表的種衣劑公司結(jié)合國內(nèi)需要，相繼開發(fā)了含丙硫克百威、戊唑醇、吡蟲啉、高氯等殺蟲、殺菌劑[16]。

2.3 種衣劑防病蟲害研究

2.3.1 棉花種衣劑。

史文琦等[17]評價了25%噻蟲嗪·咯菌腈·精甲霜靈懸浮種衣劑5.175 g/kg種子對棉花立枯病和猝倒病防效效果，防效分別為93.3%和92.7%，均有較好的防治效果。與對照組有效成分為25 g/L咯菌腈懸浮種衣劑，用藥量為0.200 g/kg種子的防效相當(dāng)。劉景坤等[18]研究了50%噻蟲嗪懸浮種衣劑對棉花蚜蟲的防治效果，大田試驗結(jié)果表明，在有效劑量為187.5 g/hm2的條件下，防治效果好，50%噻蟲嗪種衣劑對棉花4、5葉期蚜蟲的防效分別達到83.94%、53.94%。

2.3.2 玉米種衣劑。

岳瑾等[19]研究了適宜玉米生長及防治病蟲害有效的種衣劑配方，選取了6種種衣劑設(shè)置5種藥劑組合，結(jié)果表明高巧300 mL+頂苗新100 mL+立克秀100 mL+普綠通375 g的增產(chǎn)效果最明顯，對地下害蟲、蚜蟲、褐斑病的防效較好，達到77%以上。楊書成等[20]做了60 g/L戊唑醇懸浮種衣劑對玉米絲黑穗病防治效果試驗，結(jié)果表明該種衣劑對玉米絲黑穗病的防治效果達57.03%～91.06%，有較好的防效，且對玉米安全，玉米增產(chǎn)達25.8%～44.4%，建議在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。Kuhar等[21]利用吡蟲啉、噻蟲嗪包衣甜玉米種子，防治甜玉米跳甲害蟲和細菌性枯萎病，結(jié)果顯著降低了跳甲對葉片的侵害，與此同時也降低了細菌性枯萎病的發(fā)生。Zeng等[22]用天然多糖類多聚物研制了環(huán)境友好型種衣劑替代傳統(tǒng)有毒的種衣劑，田間試驗表明其對玉米小斑病防效達93.72%，對地老虎防治達81.29%，此外LD50值是傳統(tǒng)種衣劑的10倍。

2.3.3 水稻種衣劑。

張志敏等[23]研究了種子包衣劑對水稻盤育秧生長的影響，表明種子包衣劑的防病效果排序為咪鮮胺>咪鮮·吡蟲啉>噁霉靈>CK；3種種衣劑處理的盤育秧秧苗丙二醛含量降低、葉綠素含量和超氧化物歧化酶活性提高，且提高了秧苗的綜合素質(zhì)。李偉群等[24]研究了30%吡蚜酮懸浮種衣劑對水稻出苗率、生長的影響及對稻飛虱的防控效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高劑量（7 g/kg種子）下包衣雖然對水稻種子出苗有一定抑制作用，但對水稻幼苗的生長起到促進作用，其作用隨藥劑量的增加而增強。此種衣劑對稻飛虱的防控效果較好，且防效與使用劑量也呈正比，其藥后24、31、38、45、52和59 d對稻飛虱防效范圍可達35.38%～97.35%。田間控制效果可達52 d。齊麟等[25]研究了15%吡唑醚菌酯懸浮種衣劑對水稻稻瘟病病菌的防治效果，發(fā)現(xiàn)EC50為7.32 μg/L，對稻瘟病病菌抑制率高的吡唑醚菌酯濃度為2.00 mg/L。

2.3.4 小麥種衣劑。

畢秋艷等[26]研究了5種種衣劑對小麥土傳病害的防治效果，發(fā)現(xiàn)與其他藥劑處理相比，230 g/L吡蟲啉·苯醚·咯懸浮種衣劑綜合防治效果最優(yōu)，且對小麥增產(chǎn)有明顯效果。其次按藥效大小排序分別為60 g/L戊唑醇懸浮種衣劑>30 g/L苯醚甲環(huán)唑懸浮種衣劑>25 g/L咯菌腈懸浮種衣劑>15%多·福懸浮種衣劑。李銘東等[27]探討了用三唑酮種衣劑包衣小麥種子后對出苗生長的影響和防病增產(chǎn)效果。田間試驗結(jié)果表明，三唑酮種衣劑基本上不影響出苗數(shù)，對冬麥區(qū)小麥條銹病和白粉病有顯著的控制效果，分別達到76.2%和77.0%，產(chǎn)量增加8.95%；而對春麥區(qū)小麥全蝕病土傳病害的防治效果達83.6%，產(chǎn)量增加13.09%。

2.3.5 大豆種衣劑。

周園園等[28]研發(fā)了生物種衣劑SN101，自主篩選了巨大芽孢桿菌Sneb482、簡單芽孢桿菌Sneb545和費氏中華根瘤菌Sneb183等能抵制大豆胞囊線蟲病的菌株，并進行了多菌株復(fù)合配比。試驗結(jié)果表明SN101不妨礙大豆出苗，對大豆胞囊線蟲病防效顯著高于商品種衣劑（重茬丹）和空白對照，達到46.51%。能明顯促進大豆產(chǎn)量的增加。陳申寬等[29]選取35.6%阿維菌素、多菌靈、福美雙懸浮種衣劑研究對大豆苗期病蟲害的防治，對照組為常用的35%多?？朔N衣劑。結(jié)果表明新型種衣劑防效較好，優(yōu)于35%多?？朔N衣劑，且包衣處理后大豆增產(chǎn)幅度達10.83%～15.39%，可在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

2.3.6 花生種衣劑。

朱秀苗等[30]研究了不同種衣劑組合對花生病蟲害的防效，結(jié)果表明，600 g/L吡蟲啉懸浮種衣劑（高巧）10 g+25 g/L咯菌腈懸浮種衣劑10 mL+水100 mL拌種子4 kg 處理后，在花生葉斑病和蟲害的防治方面，均有較理想的效果。且該組合花生產(chǎn)量最高，達到7 921.05 kg/hm2，比對照組增產(chǎn)莢果1 342.10 kg/hm2，增幅為20.40%。丁國祥等[31]研究了衛(wèi)福和高巧種衣劑對花生病蟲害的防治效果，結(jié)果表明10 mL高巧+33 mL衛(wèi)福比較適合投入農(nóng)業(yè)大面積生產(chǎn)，而10 mL高巧+25 mL衛(wèi)福和10 mL優(yōu)伴+25 mL衛(wèi)福在提高產(chǎn)量和防病效果的方面相當(dāng)。謝文娟[32]研制了環(huán)保型花生種衣劑PC，通過田間試驗表明其對花生根腐病、葉斑病及蠐螬等都有防治效果。

2.3.7 番茄種衣劑。

李進等[33]研究不同種衣劑對番茄品種“天粉2號”苗期立枯病和猝倒病的防效。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，番茄9號種衣劑包衣處理效果最明顯，5種種衣劑處理都能促進番茄生長，提高番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)，增加幼苗株高、莖粗、鮮重和干重。各種包衣處理能有效防治番茄苗期立枯病和猝倒病，防效相仿，達到72%～84%。張靜[34]研究了種子包衣對番茄防病壯苗效果，結(jié)果表明：與對照相比，6種殺菌劑包衣中，硫酸銅和殺毒礬包衣處理后成苗率高，對猝倒病和立枯病防效較好；同時篩選出了最佳包衣組合（300 mg/L多效唑+5%硫酸銅）對防控番茄幼苗徒長和苗期猝倒病、立枯病均有顯著效果。

3 種衣劑發(fā)展存在的問題

我國種衣劑的研發(fā)相對較晚，與西方發(fā)達國家相比還有不少缺陷。主要問題有：①包衣工藝存在問題，以懸浮種衣劑為例，包衣率低、種衣易脫落、衣膜易溶于水；②種衣劑中的多數(shù)殺菌劑、殺蟲劑屬于高毒或中毒農(nóng)藥，有副作用，其中殺菌劑會表現(xiàn)藥害，抑制幼苗生長，殺蟲劑則主要表現(xiàn)在藥劑殘留方面[35]。農(nóng)藥的使用，往往會污染環(huán)境和對人畜安全造成威脅；③各種藥劑在包衣配方中最佳用量未能定量[36]；④抗逆境種子包衣劑研究較少，如抗旱、抗寒、pH調(diào)節(jié)等特異性種衣劑[37]；⑤目前我國種衣劑主要推廣于大田作物，而在高附加值的蔬菜及花卉種子中的推廣很少[4]。

4 展望

經(jīng)過20多年發(fā)展，種衣劑被廣泛應(yīng)用，由于其防效顯著且環(huán)保，受到廣大種植戶的喜愛。種子包衣是融種子、農(nóng)藥、機械等多學(xué)科為一體的一項先進技術(shù)。種衣劑的應(yīng)用，使化學(xué)藥劑的施用方式由葉面施用轉(zhuǎn)變?yōu)榉N子處理，大大地減少了農(nóng)藥用量及施用次數(shù)，為作物簡化栽培做出重大貢獻，對環(huán)境相對安全，具有非常廣闊的發(fā)展前景[38]。

為了使種衣劑合理、迅速地推廣應(yīng)用，筆者認為應(yīng)該做到以下幾點：①研發(fā)新型種子包衣機械，提高自動化程度，改善包衣效果[36]。②研發(fā)專用型抗逆性種衣劑，使種子在特殊環(huán)境下有抵抗能力。③擴大種衣劑的應(yīng)用范圍，推廣適合蔬菜等高附加值作物的種衣劑[37]。④種衣劑的發(fā)展方向應(yīng)為高效、低毒低殘留、有效成分含量高，由于化學(xué)農(nóng)藥大面積的使用會污染環(huán)境，這就為研發(fā)生物防治型種衣劑中提供了契機。但是生物型種衣劑的使用效果容易受環(huán)境影響或短期內(nèi)無法凸顯，如OCallaghan等[39]研發(fā)熒光假單胞菌種衣劑，發(fā)現(xiàn)該細菌對溫濕度要求較高。將生防菌引入種衣劑中有兩種發(fā)展趨勢：多種生防菌共存組成多功能生物制劑；將生物防治劑與化學(xué)農(nóng)藥進行復(fù)配[6]。⑤研制天然物質(zhì)作為替代種子包衣的材料[40]。

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