农药缓释技术研究及应用

按农药有效成分的释放特性分类，农药缓释剂型可分为自由释放的常规型和控制释放剂型两大类。据报道，常规型农药的利用率只有20%~30%，而通过各种途径的损失率高达50%~60%，这不仅在经济上是一种浪费，而且造成了大面积的环境污染。因此，控制释放数量、释放时间和释放空间，一直是化学农药新剂型研究的一个重要方向。

控制释放技术的核心是使高分子化合物与农药互作，农药活性成分会按照预先设定的浓度和时间（根据病虫害防治的需要制定）持续而缓慢地释放到环境中，并能长时间地维持一定的浓度。因此，农药的缓释剂型由于高分子物质的保护作用可使药剂性能更为稳定，减少了水、空气等环境因子的影响；其次，缓释技术可大大延长相同剂量农药的特效期，因而可减少农药的使用次数和总用量，使残留和污染环境的可能性显著降低；再次，缓释技术可降低农药的毒性和药害。

现有农药缓释剂型可分为物理型缓释剂和化学型缓释剂。物理型缓释剂是指将活性物质“溶解”在聚合物中或用其他物理方法使之与聚合物混成一体，可分为微胶囊、包结化合物、多层制品、空心纤维、吸附体、发泡体、固溶体、分散体、复合体等。化学型缓释剂是指将活性物质与聚合物通过形成化学键而结合在一起或活性物质单体通过聚合形成该活性物质的聚合物，可分为自身缩聚体、直接结合体和架桥结合体。在已商品化的农药缓释剂中，以物理型的居多，而各种物理型的又以微胶囊剂型居多。若根据农药的种类统计，则杀虫剂的缓释剂型最多，除草剂和杀菌剂其次，调节剂最少。

自1974年美国的Pennwalt公司推出微胶囊化甲基对硫磷以来，缓释技术在农药界受到广泛关注，相继有20多个商品问世，但产量并不大。我国也一度生产过甲基对硫磷和辛硫磷微胶囊剂，由于种种原因，一直未推广开。总的说来，缓释剂的发展是缓慢的，其原因是囊皮材料价贵、制剂费用较高，缺乏竞争能力。

一、缓释农药的研究与应用

1.缓释材料的筛选

针对现有缓释农药价格高的问题，北京市农业技术推广站在研究成功“控制种子延迟发芽技术”的基础上，选用价廉易得的天然高分子材料作为控制释放材料，通过特制的加工工艺及加工设备与农药组成复合体，采用生物测试法和化学滴定法测定缓释农药的释放浓度和速度，已经筛选出了系列缓释材料——包括匀速释放的和非匀速“S”曲线释放的缓释材料，匀速释放指的是农药活性成分在相同时间从缓释材料释放到环境中的浓度相同；非匀速“S”曲线释放指的是农药活性成分从缓释材料释放到环境中的速度随着时间的推移不断地增加，到了最大值后又随着时间的推移不断地减少，释放呈“S”曲线。通过在缓释农药复合体中加入一些可生物降解高分子的材料，还可调整农药的释放速度，使农药的释放动态与生产需要达到一致；把缓释农药复合体制成丸粒，再在丸粒表面涂敷一层高分子材料膜，农药活性成分再经过高分子膜的降解孔隙释放到作物吸收的环境中，这样可以达到控制缓释农药释放的时间更长。

2.在防治蔬菜病虫害上的应用

将吡虫啉、阿克泰等内吸性杀虫剂与缓释材料复合，加工成具有缓释性能的根用农药亚丸粒或颗粒剂。在作物播种或移栽时施入土壤，药剂活性成分从缓释载体材料缓慢释放出来，通过作物叶片的水分蒸腾作用随着水分向上传导，到达叶片防治虫害。由于在害虫发生初期害虫数量少和害虫正处于低龄阶段就有药剂进行防治。因此，低剂量的药就可以达到防治指标，药剂通过根部一次性隐蔽施药，又保护了施药人员和害虫的天敌。用于萝卜桃蚜的防治田间试验结果表明，根用亚丸粒对出苗率有一定影响，缓释颗粒剂对出苗无影响，其中缓释阿克泰颗粒剂施用675g/hm2，施药后45天、55天和80天，防治蚜虫效果分别达90.9%、100.0%和80.0%，而相同剂量的常规阿克泰施入土壤，施药后45天、55天和80天的防治效果分别为55.3%、23.0%和0.0%，可以看出阿克泰加人缓释材料后，药效和持效期大幅度提高。根用缓释阿克泰防治番茄白粉虱的田间试验结果表明，施药后30天、44天和58天，防治效果分别达75.0%、80.0%和70.0%，既解决了白粉虱防治难的问题，又降低了人工打药成本。初步可以得出根用缓释农药一次性隐蔽施药即可防治蔬菜整个生育期内的白粉虱、蚜虫等害虫的危害。

3.在棉花全程矮化上的应用

在棉花上应用缩节安塑造株型、控制徒长、促进早熟和增产已成为一项常规植棉措施，在生产中发挥了重要的作用。尤其在我国新疆内陆棉区，目前实行的“矮、密、早、膜”栽培方式，即建立在缩节安系统化控的基础上，因为通过缩节安的矮化作用，才有可能增加种植密度，从而为早熟创造条件。但需要指出的是，缩节安的使用方法一直以叶面喷施为主，而叶面喷施缩节安延缓生长的有效期为15~20天。因此，棉花一个生长季根据苗情和气候条件一般需要喷施2~5次缩节安，这不仅增加用工投入，而且不利于技术的标准化。如能采用控制释放技术，使有效成分的释放数量、释放时间和释放空间可控制，则可做到一次施药（缩节安）即控制棉株全生育期生长，从而简化棉花的管理措施。

在缓释材料研究的基础上，探索了应用缓释缩节安包衣使种子亚丸粒化和根用缓释缩节安颗粒剂在棉花上的应用效果，通过缩节安的动态连续释放来持续控制棉花生长。田间试验结果表明：缓释缩节安种子亚丸粒化在控制棉花生长上可以达到常规喷药4~5次的效果，例如：北京地区的试验结果表明，处理棉花株高可以控制在60~80cm，对照为140cm；在新疆玛纳斯县的试验结果表明，处理后棉花株高可以控制在50~60cm，对照为110cm。缓释缩节安种子亚丸粒化技术在只进行种子处理的情况下，所有主茎节间和果枝的伸长生长均得到了持续的控制，说明采用这项技术能达到使用一次缩节安即控制棉株全生育期生长的目的。缓释缩节安技术完善后，不仅可以简化棉花的生产管理措施，有利于棉花化学控制技术的标准化，从而加快其推广速度。试验同时证明，在缓释缩节安中添加杀虫剂还可大大减轻棉花苗期的虫害，若进一步添加杀菌剂，可有望防治或减轻苗期的病害。这将使棉花的栽培管理措施进一步简化，具有广阔的应用前景。

4.缓释矮壮剂在草坪上的应用

草坪的养护管理费用高和耗水量大等是社会关注的热点问题。将矮壮剂、杀菌剂等加工成具有缓释性能的根用颗粒剂，施于草坪表面或在铺草坪时施于草坪底部。田间试验结果表明：两种施用方式都能达到控制草坪生长的效果，一次施药可以控制草坪1~2年生长，草坪修剪频率明显降低，并且草坪耗水量减少，抗逆性增强，耐踩、延绿。

二、小结

农药的缓释剂型适应了日益严格的环境保护的需要；农药控制释放的应用，为化学农药领域开辟了广阔的前景，它使传统的农药品种结构发生了重大变化，由自由释放型向控制释放型、功能型、器具药物一体化方向转化，按照使用的剂量、时间和作用点严格控制释放，使一些濒于淘汰的老农药品种又有了新的生命力，成为高效、安全、经济的新农药。我国也曾做过五氯酚的化学缓释剂的探索研究工作，生产出了对硫磷、辛硫磷等微胶囊剂。但由于我国是农业大国，从发展农业生产、保护生态环境的角度，更应该大力研制开发高效、安全、经济、方便的绿色农药，以提高我国农药工业的整体水平。

作为一门新兴技术，缓释技术在理论研究和实际操作上尚不十分成熟，存在不少亟需解决的问题，如加工费用较高，聚合物的最终去向难以预测等。尽管如此，缓释技术已引起越来越多有关农业领域专家的重视，并且正在形成一个崭新的研究领域。相信通过农业科学技术工作者的共同努力，该技术将在农业上得到全面的应用。