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农用飞防专用制剂的现状和发展

发布时间:2018-09-18 浏览次数: 作者:张宏军,武鹏,吴进龙等 录入者:admin

随着我国农业规模化和现代化的不断推进,采用农用无人机来防控农业病虫害的规模也越来越大。据测算,目前农用无人机进行病虫害防治的农田面积已经超过了1亿亩。

飞防的快速发展对我国农药制剂提出了新的要求,而目前国内并没有登记专用于飞防的农药制剂和助剂。已登记的农药喷雾制剂现有27种剂型,除了超低容量液剂之外,一般都是以人工背负式喷雾器为基础开展的农药登记田间药效试验,并进行了药剂的有效性和安全性评估。这些基于人工背负式喷雾器得到的试验数据和GAP/MRL及风险评估等并不适用于飞防作业,国内严重缺乏评估飞防的专用制剂、助剂产品和相应的试验方法及评估手段等。

有必要充分了解和掌握飞防制剂与常规制剂的区别,做好飞防制剂的筛选及相关评估工作,才有可能研发出适合大田使用的科学有效的飞防专用制剂和助剂产品。

1 飞防制剂与常规制剂的区别

根据飞防喷雾的低量喷雾、雾滴细和高空作业等技术特点,常规农药制剂的剂型目前有27种(表1),综合分析这些常规的农药制剂剂型,并不全适用于飞防,且飞防时直接使用常规制剂的药液也较难达到理想的防治效果,也存在一定的安全风险,用于飞防的制剂与常规制剂有着较大的区别,主要表现在以下几个方面:

1. 1 用水量不同
常规农药制剂一般适用于大水量喷洒设备,每亩地用水量30-50L,稀释3000-5000倍。而飞防制剂一般为低容量或超低容量施药喷雾,每亩用水量为0.5-1.0 L, 稀释倍数一般为30-100倍。



1. 2 药液浓度不同 
由于飞防施用药液的稀释倍数较低,使用常规制剂会造成在低稀释倍数下制剂的沉淀、结晶、絮凝等情况,易堵塞喷头。且使用飞防制剂时用药浓度高,亩用量少,有效减少农药的使用量。

1. 3 雾滴大小不同
飞防制剂的雾滴直径一般为80一150 μm,而常规喷雾的雾滴直径一般为200 -300μm。随着雾滴粒径的缩小,雾滴数目会呈几何级速度增加,而随着雾滴数量的增加,农药击中靶标的概率会显著增加,对作物表面的覆盖会更加均匀,且小雾滴能显著提高药剂的防效,在相同雾滴密度条件下,显著减少施药量。同时根据防治对象的不同,对雾滴粒径大小的要求也有不同,一般防治飞行害虫:10-50μm;防治作物叶面爬行类害虫及幼虫:30-150μm;防治植物病害:30-150μm,茂密的大田作物需要的雾滴直径要相对更小,所以在提高防效上飞防制剂比常规制剂有着更大的优势。

1. 4 溶剂不同 
农药制剂中溶剂的用量通常占制剂总量的一半以上,有的剂型如超低容量液剂溶剂占比达90%以上,溶剂的特性决定了制剂产品的规格如挥发性、溶解性、黏度、闪点、表面张力、相对密度等,而飞防制剂对溶剂更有着特殊性要求,溶剂的选择是配制飞防制剂的关键,但从表2中可以看出在常用溶剂中选择出适合飞防制剂的溶剂还是比较困难的,在选择飞防制剂的溶剂时要考虑以下几个方面的问题:

1.4.1 溶解性差异   飞防喷雾制剂多半为高浓度液体制剂,所以对原药的溶解性要高,否则在储藏运输过程或喷施过程中易造成分层或析出结晶,影响产品质量稳定性。

1.4.2 挥发性差异   由于飞防的喷雾分散度高,形成雾滴粒径小,一般为80-150 μm,易飘移,且雾滴比表面积较大,在雾化和雾滴沉降过程中溶剂会大量挥发,雾滴变小,不能沉降到靶标作物,易造成药害和环境污染,因此必须选用挥发性低的溶剂。

1.4.3 黏度差异  飞防溶剂的黏度,影响制剂的分散度,在同样喷雾功率的条件下,黏度越大分散度越小。如果溶剂的黏度越高,喷施时功效越小,达不到分散度的要求,所以飞防溶剂黏度要尽量低,以利于喷施。

1.4.4 闪点差异  溶剂的闪点直接决定着制剂的闪点高低。闪点高低说明制剂的易燃程度,闪点高不易燃,能显著提高制剂在加工、贮藏、运输和使用过程中的安全性。特别是飞防喷雾状态下,在机体的后方形成的雾滴气团,有在静电摩擦下引起燃烧的可能性,因此一般要求溶剂的闪点应>70℃(开口杯测定法)。

1.4.5 安全性差异 飞防制剂的溶剂用量大,且施用时稀释倍数较低,施用时直接接触到作物表面的溶剂量会比较大,易对人畜和作物产生药害。因此飞防与常规喷雾要选择安全性更高的溶剂,可以有效减少药害的产生。

1.4.6 表面张力差异 溶剂的表面张力小有利于药剂的分散,更有利于药液在作物靶标上的附着,飞防要求表面张力要更小才好。

1.4.7 相对密度差异 溶剂的密度大,既有利于药剂的分散,也有利于制剂雾化后雾滴的沉降,从而有效减少雾滴漂移的时间,更快的作用于标靶作物。飞防要求相对密度要更大些。



1. 5 抗挥发和抗飘失能力 
不同由于飞机喷洒有一定高度,在风的作用下,80-400μm的雾滴容易飘失,这不仅造成防效降低而且会造成临近作物药害和污染,所以要求飞防制剂比常规制剂具有更好的抗挥发和抗飘移的特性。

1. 6 飞防用药多为多种制剂混合 
飞防喷施时需要2种以上不同农药制剂同时施用,要求制剂相容性要好,否则在药剂桶混时易出现分层、结晶、絮凝、聚团、胶化等情况,药效难以保证。所以在施用时要事先做好混配试验,桶混时做到现配现用,防止混配体系不能长时间稳定存在,并且在桶混稀释时要遵循先分别稀释再桶混的原则。

1.7 受气象因素影响程度不同 
相对于常规制剂,飞防制剂喷施时受到温度、湿度、风速、风向等气象因素的改变的影响更大,容易造成雾滴的飘失和蒸发,在喷施时尤其要做好对气象因素的考虑。

2 飞防药剂的筛选原则

2.1 药剂筛选 
针对飞防的技术特点,飞防专用制剂中有效成分活性要遵循高效、低毒、无抗性及交互抗性等基本原则,筛选时充分考虑所选农药的毒理、环境等的安全性数据和实际生产需求,以保证高浓度药剂对人、畜、作物的安全性和防效;并且筛选药剂应优先考虑大宗作物的常见病虫害用药,保证大范围大面积用药,介于现行飞防技术的不成熟性,不推荐选用除草剂制剂作为飞防制剂,易引发药害,应加大用于飞防的杀虫和杀菌制剂的研发。

2. 2 剂型筛选 
剂型选择上主要以水性化的水剂、悬浮剂、水乳剂及颗粒剂等安全环保的农药剂型为主,减少含有大量甲苯、二甲苯等有机溶剂的产品剂型,加强新剂型研发。最早开发适用于飞防的剂型为超低容量液剂,在我国已取得登记的超低容量液剂的登记产品目前共14个,除去3种卫生杀虫剂和2种专供出口的制剂,只有9种可应用于大田的制剂产品(表3),但其也未明确表示专用于飞防,其他登记的剂型也未明确表示可直接应用于飞防。参考日本、韩国对飞防制剂的登记(表4),有必要加快开发和登记我国飞防的产品和技术。日本研发出的豆型颗粒剂就可以作为飞防的潜在剂型,飞防专用剂型的研发还有很大的提升空间。



2. 3 复配制剂的筛选
根据施药作物和防治对象的不同,在药剂组合选择上,应根据有效成分的理化特性及其作用机理,优先考虑有效成分混配的合理性,注重有效成分的毒力增效或相加作用,严防拮抗作用;重点关注有效成分混用后的化学稳定性,防止各有效成分间发生不良作用,以免降低药效,避免发生药害;选择利用有效成分的负交互抗性的特性,注意各单剂的持效期的相近性和互补性等。

3 飞防助剂的主要功效

根据飞防制剂的特性,在生产过程中需要加入特定的助剂,但加入过多助剂会影响制剂配方的稳定性,也会使制剂产品不能达到现行农药登记质量规格要求,如加入沉淀剂过多,会造成产品的稀释稳定性不符合要求,因此为达到飞防制剂的抗漂移、抗蒸发等特性,在施药时在制剂产品之外要再加入额外的功能助剂,以改善飞防制剂的理化性质,强化飞防制剂的特性,达到减量增效的目的。

目前我国对农药助剂管理还未正式提出明确的规定和要求,但在2015年农业部拟实行《农药助剂禁限用名单》管理,农业部农药检定所起草了涉及9种禁用和75种限用的《农药助剂禁限用名单》(征求意见稿)。在农药登记时,明确规定制剂产品的专用助剂必须提供相应的试验资料。对于助剂的安全选择可以参照美国环保局(EPA)的农药助剂清单中不同安全级别,在选择助剂时,一定优先考虑对低用量、高效能、作物友好、环境安全、易于生物降解的助剂。对于飞防施药技术,加入特定助剂能更好的改善飞防制剂的防效:

3. 1 促进雾滴的沉降,减少制剂雾滴在空气中的飘散时间,使制剂加速沉降到靶标位置。

3. 2 提高雾滴的抗漂移能力,减少飞机下压气流带来的干扰,改善雾滴的粒径均匀性,减少漂移带来的药害和利用率的下降,同时增强雾滴在作物上中下三层的沉淀分布,提高药效。

3. 3 减缓雾滴在喷施过程中和在叶片表面的蒸发,延长药物的作用时间,提高整体的药效和防控能力。

3. 4 提高雾滴对叶面的附着力,改进雾滴的润湿和展着性,减少飞机下压气流对雾滴沉淀附着的干扰,有效提高雾滴在作物标靶上的附着性。

3. 5 降低雾滴表面张力,减小雾滴与靶标对象的接触角,使相同体积的液滴与靶标对象有更大的接触面,促进药液浸润、展着和渗透,增加制剂产品被叶片吸收的机会。

3. 6 提高耐雨水冲刷的能力,降低雨水对作物叶面的有效成分的冲淋情况,减少有效成分流失,提高有效成分在叶面的滞留,加大对有效成分的进一步吸收。提升药剂的持效性。

3. 7 提高制剂桶混稳定性,在喷施前,加入助剂有助于农药制剂桶混时体系的稳定性,达到稀释均匀的目的。

4 飞防制剂今后发展

随着《全国动植物保护能力提升工程建设规划(2017一2025年)》、国家两减重大科技项目和国家相关惠农政策的扎实推进,在我国劳动力资源短缺,且大量向城镇转移的情况下,农田适度规模化经营不断推进,农药飞防技术作为一种高效的农业植保技术已走上更大的舞台。

与农药飞防技术相匹配的农药专用制剂和助剂的研发、登记管理的政策法规、产品质量标准及试验准则等将会成为关注的热点。今后农药飞防制剂和专用助剂的研发将以抗蒸发、抗漂移、沉淀渗透性好、润湿吸收快和安全广谱高效为主要方向,注重飞防药剂、剂型和复配制剂的筛选开发,同时借鉴美国、日本、韩国等已有的飞防农药制剂登记国家的经验,适合我国农药飞防作业的特色制剂和助剂将会得到快速的发展。


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