水稻种衣剂成膜助剂的研究进展

第３６卷第６期２０１７年６月　种子（Ｓｅｅｄ）　水稻种衣剂成膜助剂的研究进展　齐　麟　，　王昱翔　，　王　宁　，　段一鸣　－一，　张　盈　．－，　肖璐璐　．一。　王　娅　。　李晓刚　・　（１．湖南农业大学／南方粮油作物协同创新中心，植物保护学院，　长沙４１０１２８；　２．湖南省生物农药与制剂加工工程技术研究中心，　长沙４１０１２８）　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｅｅｄ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ａｇｅｎｔ　ＱＩ　Ｌｉｎ　”，ＷＡＮＧ　Ｙｕｘｉａｎｇ　”，ＷＡＮＧ　Ｎｉｎｇ　，ＤＵＡＮ　Ｙｉｍｉｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｙｉｎｇ　～，　ＸＩＡＯ　Ｌｕｌｕ　，ＷＡＮＧ　Ｙａ　～．ＬＩ　Ｘｉａｏｇａｎｇ　’。　

捅　要：种子包衣已成为防治衣作物病虫害的重要手段。包衣　后水稻长期存在于水环境中，种衣剂需具有吸水、耐水性高和　持效期长的特性，故成膜剂成为种衣剂关键技术。本文阐述了　近年来国内外种衣剂发展概况以及水稻种衣荆成膜剂的材料、　合成方法及作用机制研究进展。　关键词：种衣剂；成膜剂；制备方法；作用机理　ＤＯＩ编码：　１０．１６５９ｏ／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１—４７０５．２０１７．０６．０５４　中图分类号：Ｓ　５１１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１－４７０５（２０１７）０６—００５４—０７　

每年由于生物和非生物的因素造成主要粮食作物　产量的大量损失（图１）。展望植保领域的未来变化趋　势，不仅要关注植保产品，更要关注综合防治方案（图　２）。传统农药由于含有大量有毒的有机溶剂和粉状　剂，能对人体以及环境造成重大危害。种衣剂作为一　种环境友好型农药制剂，应用于作物和其他植物的种　子处理上，越来越受到人们的关注和重视ｌ１。”］。目前，　种衣剂已经在各类作物上得到广泛应用，主要用于旱　地作物；黏度高、成膜性好、牢度较高的亲水性高分子　

材料是应用良好的旱地作物种衣剂成膜剂材料，但这　类高分子材料耐水性差，并不适合水稻种衣剂Ｌ４］。水　田作物种衣剂应用的成膜剂对耐水性的要求更高。活　性成分和非活性成分共同组成水稻种衣剂的主要成　分；杀虫剂、杀菌剂等活性成分种类组成及含量直接反　映种衣剂的功效，在种衣剂中直接发挥作用。水稻种　衣剂中最主要的非活性成分是成膜剂，成膜剂的成膜　性是种衣剂的关键属性，这种特性使其区别于种子处　理剂，是影响包衣质量的重要因素ｒ５］。本文综述了国　内外种衣剂研究进展及水稻用成膜剂的研究进展，对　环境友好型种衣剂的制备具有一定的借鉴作用。　１　国内外种衣剂发展简介　１９世纪６０年代Ｂｌｅｓｓｉｎｇ提出用面糊给棉花种子　包衣，标志着最初国外种衣剂技术的面世。随后在２０　世纪３Ｏ年代，种子包衣的概念被首次提出，英国　Ｇｅｒｍａｉｎｓ种子公司首次研制出旱田作物种子包衣的　药剂［６］。１９５０年，Ｂｕｒｇｅｓｓｅｒｌ７　发现，包衣药剂中的一　些粘着成分会导致作物种子发芽势降低，并首次提出　

收稿日期：２０ｌ７—０２—１７　基金项目：化学肥料和农药减施增效综合技术研发专项（２ｏｌ６ＹＦＤ　０２０１２００）；湖南省平台开放基金（１５Ｋ　０６４）；湖南省研究生科研创新项目（ＣＸ　２Ｏ１６　Ｂ　３０４）。　作者简介：齐麟（１９９１），女，吉林吉林人；硕士研究生，研究方向：农药制剂与加工；Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｌｑｌｑｌｑｌ７＠１６３．ｃｏｍ。　通讯作者：李晓刚（１９７Ｏ一），男，湖南岳阳人；教授，研究方向：农药制剂与加工；Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｘｇａｎｇ＠ａｌｉｙｕｎ．ｃｏｒｎ。　

（接上页）　［３８］翟文婷，朱献标，李艳丽，等．牡丹籽油成分分析及其抗氧　化活性研究［Ｊ］．烟台大学学报（自然科学与工程版），２０１３，　２６（２）：１４７—１５ｏ．　［３９］韩雪源，张延龙，牛立新，等．‘凤丹’牡丹种籽中芍药苷及　总苷含量测定［Ｍ］．中国观赏园艺研究进展，２０１４：４６７—４７０．　［４Ｏ］王洋，纪姝晶，毛文岳，等．ＧＣ—ＭＳ法分析葵花籽蜡和牡丹　籽油的不皂化物及其中的二十八烷醇［Ｊ］．河北农业大学学　报，２０１２，３５（４）：１０４－１０７．　［４１］何春年，肖伟，李敏，等．牡丹种子化学成分研究［Ｊ］．中国中　・　５４　・　药杂志，２ｏ１０，３５（１１）：１　４２８—１　４３１．　［４２］孟庆焕，祖元刚，王化，等．牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚的　优化提取工艺［Ｊ］．安徽农业科学，２Ｏｌ５，４３（１７）：６８—７１．　Ｃ４３］金英善，李春霞，金允哲，等．芍药果肉和种子的总酚含量　及体外抗氧化活性［Ｊ］．扬州大学学报（农业与生命科学　版），２０１５，３６（３）：１００—１０３．　［４４］罗婧，王海燕．芍药籽中几种单萜苷含量的测定［Ｊ］．山东工　业技术，２０１５（９）：２５６，２８４．　［４５］易军鹏，朱文学，马海乐，等．牡丹籽的化学成分研究［Ｊ］．天　然产物研究与开发，２００９（２１）：６０４—６０７．　综述　齐麟等：水稻种衣剂成膜助剂的研究进展　薄膜种衣剂技术；随后Ｍｉｌｌｉｅｒ和　Ｂｅｎｓｉｎ也提出此项技术。７Ｏ一８Ｏ年　代，美、德等西方发达国家大力发展种　衣剂技术，并开始将之应用于农业生　产上。与此同时，１９８３年美国ＦＭＣ　公司成功研制出呋喃丹种衣剂，推动　了薄膜种衣技术的快速发展，并随之　在阿根廷、巴西、中国等地推广应　用　］。此后，种衣剂技术得到快速发　展，被广泛应用于如冬小麦［ｇ］、玉　米　、大豆　、水稻｛　］、甜菜等多种　农业作物。并取得显著的经济效益。　据统计，目前种衣剂分别占欧洲和美　国植保产品销售额的１５　和　２Ｏ％ｊ¨］；新烟碱类杀虫剂在种子处理　上的应用更为广泛，全球有约６Ｏ　的　新烟碱类杀虫剂用于种子处理【　，在　英国高达９１　【　］。　我国种衣剂的研究起步较晚，在初期阶段表现为　农业上逐渐出现农药浸种、拌种等技术；此时种衣剂使　用量和普及率均处于较低水平，主要作用是防治地下　害虫，维持种子正常的萌发生长。ｌ９８３年，北京农业　大学李金玉教授成功地研制出国内第一个种衣剂制　品，随后针对我国的地理环境及病虫害情况开发了一　系列种衣剂产品，包衣率从７５　９／６提高到９６　以　上一１　６　１　７－。１９９２　１９９８年７年间，新型的甜菜丸化种衣　剂、以高聚物杀菌剂及抗生素等组成的蔬菜种衣剂、玉　米等薄膜种衣剂和烟草丸化剂相继被研制出来［１　】。　种衣剂技术的深入发展并在不同的作物上得到推广应　用，对防治病虫害、改善作物品质以及提高作物产量具　有重要意义。巴斯夫、先正达和拜耳等一些国外企业　均在我国大力发展市场和建立研发中心．拜耳公司于　２Ｏｌ１年在北京成立了“中国种子处理应用中心”。我　国政府也与联合国合作成立了“联合国南通农药剂型　开发中心”，大力发展环境友好型农药，促进了我国种　衣剂的快速发展。　

图１　植保领域未来的变化趋势　２水稻种衣剂成膜助剂的研究　成膜剂作为水稻种衣剂中最重要的非活性成分，　其良好的成膜性能使种衣剂均匀的覆盖在种子表面且　不影响种子的生长发育。目前，成膜剂正逐步由单一　型的化合物向复合型高聚物发展，国际上已经对成膜　剂、种衣剂的配方和制造实行专利保护，只有瑞士、日　本、美国、德国和中国等少数几个国家掌握了成熟的种　衣剂成膜技术。而一些发达国家如德国、美国研制的　成膜剂用于利ｔ子包衣，更是达到了和传统农药同样的　药效。综合各类文献材料。己报道的成膜物（表１）主　要有：藻蛋白酸钠、聚苯乙烯、果胶、壳聚糖、甲基纤维　素、胶漆、聚乙酸乙烯醋、淀粉、聚乙烯醇、轻甲基淀粉、　聚偏二氯乙烯（ＰＶＤＣ）、阿拉伯胶、梭甲基纤维素钠　（ＣＭＣ）、聚乙烯乙二醇、环氧乙烷等多种多糖及其衍　生物和高分子合成聚合物　。　熊远福等　将适合种衣剂成膜剂的材料分成４　类，包括淀粉及其衍生物类、纤维素及其衍生物类、合　成高聚物类以及其他类。应用最早的是淀粉及其衍生　物类，主要用于丸化型种衣剂，因其活性成分易溶解流　

表１　成膜剂分类及主要优缺点　

・　５５　・　第３６卷第６期２０１７年６月　种　子　（Ｓｅｅｄ）　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．６　Ｊｕｎ．　２０１７　根　图２　水稻种子萌发示意图　失已逐步被淘汰　。】。纤维素及其衍生物类成膜性较　好、粘度中等，具有一定的乳化、稳定作用，在提高旱地　作物的保水抗旱能力方面具有重要的作用，目前主要　应用于丸化型种衣剂　。门及薄膜种衣剂　。合成高　聚物类是成为现阶段常用的成膜材料，其具有良好的　成膜性能、粘度和牢度，已在丸化型种衣剂和薄膜种衣　剂上得到广泛的应用　］。美国Ａｒｃｈ公司研制出了一　种可被水和紫外光缓慢降解的复合膜材料，可用其作　为农药、肥料的缓释材料及种子包衣用成膜剂　圳。　水稻种衣剂由于其特殊的存在环境，对耐水性和　药效持久性要求显著高于旱地种衣剂，因此对成膜剂　助剂的要求也更高。用于水稻种衣剂的成膜剂不仅需　要较好的成膜和缓释功能，而且需要有较好的透水、透　气性及良好的生物相容性；在水稻种子萌发时（如图　３），可以满足其所需要的氧气和水分。目前作为水稻　种衣剂的成膜物质包括以下三类：单一成膜剂、合成高　聚物类成膜剂以及物理共混互补改性类成膜剂　（表２）。　２．１种衣剂成膜剂的制备方法　２．１．１　物理共混　通过共混的方法可以提高高分子材料的物理力学　性能、加工性能，降低成本，扩大使用范围　Ｊ。共混不　仅在实现聚合物改性方面具有重要的作用，也是生产　高性能新材料的重要途径之一。按生产方法可分为机　械共混物、化学共混物、胶乳共混物和溶液共混物　。　其中以机械共混物为主，即将不同聚合物溶体通过辊　筒、强力混合器或挤出机进行混合得到的共混物。共　混物性能通常是由各组分的相界面性质、形态和性质　等共同决定。现有的单一膜材料大多有较强的疏水　性，疏水性也使膜容易遭受污染并增加水透过膜的阻　力，降低了其分离性能。此时，对膜进行改性就显得尤　为重要。物理共混是目前最常用的膜改性方法。相对　于其它方法，共混改性与成膜同步进行，工艺更加简　单，覆盖范围更广，不会破坏膜结构一　。近年来，通过　共混来制备亲水性分离膜的方法渐渐成为科研中的重　点关注方向，改方法将传统聚合物膜材料和由含有亲　水链和疏水链的两亲性共聚物进行共混来制备亲水性　分离膜。其中疏水链和亲水链共同提高膜的成膜性　能，使其具有良好的相容性和更高的亲水性、更强的抗　污染能力。物理共混就是通常意义上的“混合”，即简　单机械混合，它是在共混过程中，直接将２种聚合物进　

表２　水稻种衣剂用成膜剂分类　

・　５６　・