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一文带你了解近期全球种子处理领域的创新技术及成果 qrcode

2019-10-29

种子处理作为作物保护领域里关键的一环,其对种子健康和营养,以及作物后期的正常生长和收获具有重要的意义。尽管种子处理这个概念已经流行了很多年,但是行业里的领先企业和众多科研人员却始终都在孜孜不倦地对种子处理技术涉及的方方面面进行着改进和创新。AgroPages世界农化网也持续对这一领域里的创新技术和产品保持观察和跟踪报道。通过信息整理,我们关注到最近种子处理行业里的一些新趋势和创新技术,比如最近不少公司都在推出可以对抗线虫侵害的种子处理新产品;一些公司在种衣剂的制剂和助剂方面有新的突破;以及颠覆性的创新技术 ——借助电子处理种子,根除病害。近期,AgroPages访谈了相关的公司,对这些种子处理领域里的创新技术进行了进一步了解。


 
“对抗线虫”成为种子处理领域关注的热点
 
植物寄生线虫是一类重要的植物病原物,广泛寄生在各种植物上,引起植物发生各种线虫病害。线虫病害具有隐蔽性强、诊断困难、防治药剂少等特点,已经成为全球农业生产的重要威胁之一。
 
在巴西,线虫引起作物(大豆、棉花、甘蔗和咖啡)减产所造成的经济损失每公顷平均可达200美元。2015年巴西线虫学协会(Brazilian Nematological Society)估计,线虫每年在巴西造成的经济损失为100亿美元,是危害最大的有害生物,经济损失甚至超过了大豆锈病。
 
线虫属于地下害虫,防控起来要比地上害虫难度更大,因此种子处理成为了理想的处理方法。关于这类产品的研究其实一直没有间断,不过近两年似乎是前期大量研究工作的集中收获期,屡见各种新产品面世的报道。就拿今年来说,4月份,IHARA在巴西推出了CERTEZA N(350.0 g/L甲基硫菌灵+ 52.5 g/L氟啶胺)。据称该产品是巴西首款能控制线虫的种子处理杀菌产品,可防治大豆、玉米线虫,且配方中采用的高效黏合技术,能有效增强成分黏附作用,更耐雨水冲刷。也是在4月,Helena Agri-Enterprises公司在美国市场推出了最新的大豆种子处理技术— Seed Shield Max Beans。该技术将四种杀菌剂与四种作用方式合为一体,可防治早期病虫害和土传疾病。5月初,美国Americot公司推出用于防治根结线虫和肾状线虫的棉花种子处理剂CottolyST Premier。同月,纽发姆美国公司宣布旗下Trunemco种子处理剂获美国环保署登记。该产品用于线虫防治,可提高大豆、棉花和玉米的产量。
 
AgroPages联系到了纽发姆种子处理产品和技术服务经理Tom Kroll先生,进一步了解了Trunemco的作用和优势。

Trunemco是首款微生物和生物化学物质组合专利配方产品,生物化学和微生物活性物质可提供双重防御,阻击线虫。该产品可激活作物天然防御系统,更好防治线虫,并增强根系健康和幼苗活力,促使植物茁壮成长,提高产量。
 
Kroll介绍道:“Trunemco是一种独特的杀线虫剂,在杀线虫领域,该产品拥有超越其它化学和生物产品的优势。”
 
化学杀线虫剂,例如阿维菌素(Avicta)在防效方面具有一致性,在很大程度上,这是化学物质在各种环境条件下使用得出的结果。不幸的是,许多化学杀线虫剂的缺点是它们会引起毒性反应。例如,阿维菌素(Avicta)在使用时需要约束性的防护设备。
 
孟山都公司研发的内吸性种子处理广谱杀线虫剂Tioxazafen(NemaStrike),作用机理新颖,对胞囊线虫、根结线虫和肾形线虫等表现出卓越防效,可保护作物根部免受损害。
 
但现已证明NemaStrike的当前配方存在皮肤致敏的问题,拜耳已取消明年大规模销售NemaStrike的计划。而Fluopyram(Ilevo)的使用会引起大豆幼株的植物毒性反应。
 
另一方面,大多数生态友好型产品都没有出现任何上述问题,但是大多数生物制品都处于不同的环境中,因此其性能可能不一致。Trunemco是一种天然存在的独特化学产品,由于其生态友好的特性,没有表现出许多化学药品会造成的毒性反应,但仍然保证防效的一致性。此外,Trunemco通过引入淀粉芽孢杆菌实现了另一种生物生态友好策略,该细菌通过在根部定植并建立阻止线虫入侵的屏障来抵御线虫。除此之外,Trunemco使用量为0.3 oz/100 lb袋,与许多其它杀线虫剂相比,使用率相对较低。
 
“开发杀线虫剂是一项棘手的任务。要找到一种能控制线虫但对植物,使用者或环境无毒的产品,这是一个艰难的平衡。该材料必须有效,能够以稳定的配方配制,并且要在容器里,种子上和土壤中保持所需的持效期。另外,开发和制造的成本必须能够被市场上的潜在价值所抵消。”Kroll告诉AgroPages。
 
目前Trunemco已获得美国28个州的登记批准,其它州的登记还在继续,Kroll透露,该产品将于今年秋季在美国开始销售。
 
制剂与助剂方面的创新产品
 
种衣剂作为一种具有独特功效的种子处理技术,通过成膜剂等助剂将农药有效成分附着在种子表面,从而有效地防治各种种传病害、土传病害及虫害,对作物良种标准化、播种精良化、实现增产增收具有重要意义。
 
目前,种衣剂常用农药有效成分多集中在为数不多的几个品种上,而且近几年新农药创制的脚步放缓,适用于种子处理的新农药品种则更加匮乏。因此,种衣剂的技术创新也由化合物组合创新逐步向剂型创新、应用创新方向发展。如微胶囊种衣剂、纳米种衣剂、营养型种衣剂、抗逆境(抗旱、抗低温、抗盐碱等)种衣剂、抗倒伏种衣剂、调节生长型种衣剂等多功能种衣剂;能适用药材、花卉、蔬菜等具有高附加值作物种子上的种衣剂同样应引起重视。
 
明德立达的微胶囊种子处理剂
 
种衣剂的微囊化就是种衣剂的重要发展方向。将微胶囊加工成种子处理剂型,不仅可以提高对种子的安全性,而且可以提高农药有效成分在土壤中的稳定性,延长有效成分的释放时间,达到长期控制病虫害发生的目的,显著提高农药的使用效率和安全性。
 
北京明德立达农业科技有限公司(以下简称“明德立达”)一直重视种衣剂产品的布局、发展及创新。目前已上市的两个产品种卫士(27%精甲霜灵•噻虫胺•咪鲜胺铜盐种子处理悬浮剂)、苗得意(福美双•萎锈灵•噻虫嗪种子处理悬浮剂)在市场上获得了用户的一致好评。
 
明德立达研发中心主任刘润峰告诉AgroPages,明德立达在微胶囊的理论创新及产业化研究上也走在行业的前列,有多个微胶囊产品生产并上市。基于此,明德立达进行大胆创新,将微胶囊技术引入种衣剂中,进行了25%噻虫胺•咯菌腈•精甲霜灵种子处理微囊悬浮-悬浮剂、15%噻虫胺•高效氯氟氰菊酯•咯菌腈种子处理微囊悬浮-悬浮剂的立项开发,采用独特的微胶囊技术,解决了精甲霜灵在土壤中容易降解的问题、高效氯氟氰菊酯拌种容易产生药害的问题,并通过微囊的包裹,达到了长效缓释的目的,以及噻虫胺、咯菌腈本身的长持效期,整个产品的持效期长,可达70天以上。
 
明德立达通过这两个项目成功申报了国家重点研发专项“种子、种苗与土壤处理技术及配套装备研发”,作为子课题“长效缓释化学农药种子种苗处理新剂型和新产品”(子课题编号2017YFD0201603)参加单位之一,进行了大量的研究及试验,通过不断摸索最佳配方,优化制备工艺,取得了重大突破。
 
目前,25%噻虫胺•咯菌腈•精甲霜灵种子处理微囊悬浮-悬浮剂、15%噻虫胺•高效氯氟氰菊酯•咯菌腈种子处理微囊悬浮-悬浮剂小试均已结题,其中15%噻虫胺•高效氯氟氰菊酯•咯菌腈种子处理微囊悬浮-悬浮剂已经经过多次中试生产。以微胶囊形貌、物理稳定性、释放速率等为指标,研究了各种制备方法对不同有效成分的适应性,确定了各产品最佳制备方法,并且探索了不同制备方法在田间的表现差异。两个产品均使用高效可降解聚合物做为成膜剂,种子包衣后表面不仅光滑均匀,而且脱落率低,在水田中不易脱落和掉色,对种子安全性高。
 
通过各种配比筛选试验、室内生物活性测定试验,及两年三地的田间药效试验、残留试验等,结果表明,种子处理微囊悬浮-悬浮剂相对于普通的种子处理悬浮剂,具有安全性更高、持效期更长等优点。两个产品预计2020年上市。
 
高正农化:种衣剂与生物刺激素的碰撞
 
南京高正农用化工有限公司(以下简称“高正农化”),成立于1995年,2001年开始农化产品制剂出口加工业务,是中国领先的农药剂型生产企业。
 
高正农化是国内最早与跨国公司顶级 生物刺激素产品合作的农药厂家。生物刺 激素具有促根壮苗、激发作物生长,抗逆 (抗低温、抗干旱),抗病虫害、提高药效, 改善土壤、降低土壤中的农药残留等功能。 高正农化创造性地将生物刺激素应用于水 稻、小麦、棉花、花生、大豆等作物的种 子处理,在中国种衣剂产品中脱颖而出, 受到市场的肯定和赞誉。应用生物刺激素 的悬浮种衣剂产品有:600g/L吡虫啉悬浮 种衣剂(棉花、小麦),48%噻虫嗪悬浮 种衣剂(玉米、水稻、小麦),400g/L萎锈• 福美双悬浮种衣剂(棉花),2.5%咯菌腈悬浮种衣剂(水稻、玉米),30g/L苯醚甲环唑悬浮种衣剂(小麦),60g/L戊唑 醇悬浮种衣剂(玉米),62.5g/L精甲•咯 菌腈悬浮种衣剂(水稻、大豆)。
 
高正农化在种衣剂的配方技术及生产 工艺中的优势是: 
 
一是粒度分布的控制,控制粒度分布 是提高种衣剂安全性的重要前提,也是保 证包衣色度的重要条件,保证每一个包衣 种子都能均衡的被药物覆盖。与大田喷施 所用的悬浮剂不同,种衣剂有更严格的粒度 分布要求,我们采用国际先进的涡轮销钉 砂磨技术和冷链加工技术,粒径控制指标: D90 < 2-3μm,D50 < 1μm 左右,已达 到或接近国际先进水平。产品粒径细,分 散好,比表面积大,包衣均匀度、展着性好。 
 
二是种衣剂配方着重解决流变性,既 要保证种衣剂生产时的流变性,又要解决 好种衣剂储存后的流变性以及种子包衣的 流变性,即使高含量品种如吡虫啉600g/L 悬浮种衣剂、48%噻虫嗪悬浮种衣剂,仍 然粘度较小,外观稀薄,倾倒性好,包衣 时流平性好。 
 
三是采用特制色浆,力求达到与跨国 公司产品相同水平。警戒色使用比例可达 到客户满意的包衣着色效果。 
 
四是采用进口成膜剂,包衣后的种子 脱落率低,透气性好,包衣牢度好,不易 脱落。 
 
五是在种衣剂组方中采用进口生物刺 激素,可激发种子活力,出苗快、出苗齐, 苗好苗壮,包衣后的种子抗逆性强。
 
       
水稻、小麦使用添加生物刺激素的种衣剂后,苗期优异效果。

高正农化董事长汪茂勤告诉AgroPages:目前,农药界对生物刺激素在悬浮种衣剂中的应用,已引起越来越多农药厂家的重视,在种衣剂中违法添加列入农药的植物生长调节剂也成为行业关注的热点。中国政府对农药减量施用的政策也推动种衣剂产品登记的快速增长,因为种衣剂的使用可使作物苗期、生长期病虫害大大降低,从而减少作物生长期农药施用量。同时,由于种衣剂技术含量高,风险大,利润通常高于其他农药剂型,因此,成为农药厂家竞相追逐的热点。近年来,种衣剂市场年增长率都远远高于其它农药剂型。
 
陶氏的POWERBLOX™ Filmer-17成膜剂
 

  含POWERBLOX™ Filmer -17
  成膜剂的种子处理悬浮剂的包衣外观
种子处理悬浮剂是一种用于植物种子处理,具有成膜特性的农药制剂。成膜剂是种子处理悬浮剂中的重要组分。目前市场上常用的成膜剂产品包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸酯等具有粘结性和成膜性的高分子聚合物。然而,高分子聚合物本身的特性决定了粘结性能较高的品种成膜强度一般较低,种子流动性差,成膜不均匀,反之成膜强度高的品种粘结性差,膜与种子附着力差,容易成片脱落;亲水性强的品种遇水溶解,反之疏水性强的品种影响种子萌发,这导致了目前市场上的一些种子处理悬浮剂还存在着一些性能方面的缺陷,比如脱落率高、耐水性差等问题。针对这些问题,陶氏公司开发了一种安全的聚合物分散体,POWERBLOX Filmer-17成膜剂,用于种子处理悬浮剂。
 
根据陶氏公司工业解决方案业务部技术员季静女士的介绍,POWERBLOX Filmer-17成膜剂是一支安全的高性能的成膜剂产品,可用于高品质的种子处理悬浮剂配方的开发。“我们用其制备了30%噻虫嗪种子处理悬浮剂,并对玉米种子进行包衣,包衣后的玉米种子外观均匀,种子处理悬浮剂在种子上的覆盖度广。经包衣后的种子具有优异的耐水性,种子脱落率低, 并且具有很好的流动性。发芽实验结果显示,该成膜剂对于种子发芽没有负面影响,”季女士说道。
 
种子的包衣需要具备一定的耐水性,尤其对于水田作物,包衣耐水性好可以避免种子浸种过程和作物生长过程中有效成分的流失。POWERBLOX Filmer-17成膜剂具备相对平衡的亲疏水性,可赋予包衣优异的耐水性,又不影响种子的发芽。
 
利用电子处理种子有望完全取代化学方法
 
最近一项创新技术正在兴起,可替代含化学成分的传统种子处理剂。该技术的原理是利用低能量电子处理种子,根除病害,为作物提供多年的保护。
 
这项听起来有些神奇的技术来自德国弗劳恩霍夫激光技术研究所(Fraunhofer FEP)。Fraunhofer FEP是弗劳恩霍夫协会(德语:Fraunhofer-Gesellschaft)的下属机构。弗劳恩霍夫协会是德国也是欧洲最大的应用科学研究机构,成立于1949年3月26日。该协会在德国有69个研究机构,约25,000员工。弗劳恩霍夫协会是公助、公益、非营利的科研机构,为企业,特别是中、小企业开发新技术,新产品,新工艺,协助企业解决自身创新发展中的组织、管理问题。
 
Fraunhofer FEP所致力于研究真空镀膜,表面处理以及有机半导体领域的创新解决方案。研究所的核心竞争力:电子束技术,溅射沉积和等离子体激活沉积技术,高速率PECVD以及有机电子和IC /系统设计技术为这些研究活动奠定了基础。因此,Fraunhofer FEP为研究,开发和试生产提供了广泛的可能性。
 
我们联系了Fraunhofer FEP的项目经理André Weidauer先生,请他为我们进一步介绍了这项创新的种子处理技术。
 
“我们开发了一种不使用化学农药的种子处理技术,可杀死种子传播的病原体,如孢子,真菌,病毒和细菌。这种对种子无害的纯物理消毒方法是基于加速电子的杀生物作用,”Weidauer先生介绍道。
 
电子是工业各领域中应用众多的万能工具。除了医学和制药学中已知和已建立的过程外,种子的电子处理也变得越来越重要。该技术可以通过撞击电子的动能来调整电子进入每个种子的渗透深度,因此可以控制将杀菌作用限制在表面,果皮和外皮上,而不会影响种子内部的种子胚芽。
 
Fraunhofer FEP还开发了一种技术,可以在空中连续处理种子。他们在德国建造并成功建立了三个每小时谷物产量高达30吨的大型工厂。大型田间试验以及联邦机构进行的其他田间试验表明,该工厂处理过的种子的田间产量与常规拌种相比具有可比性且非常成功,不但规避了化学药品的高昂成本,还避免了化学处理对环境造成的不利影响。该技术还会带来其它优势,比如农民可以将尚未处理的种子喂给动物,而不造成浪费。这项现代技术的使用为消费者提供了最高水平的保护,也适合并被批准用于有机农业。
 
“Fraunhofer FEP及其合作伙伴已通过这项技术成功进入德国种子市场。使用这三台试验机的种子生产商今年仅在德国就将生产超过2万吨谷物种子。世界范围内对替代性环境友好型的技术都有需求。我们有信心在未来几年将这项技术转移到其他国家,”Weidauer先生说道。
 
展望
 
最后,高正农化董事长汪茂勤向我们展望了全球种子处理行业未来创新发展的方向:
 
新农药活性成分如氯虫苯甲酰胺,溴氰虫酰胺、噻虫胺、噻虫啉、呋虫胺、吡唑醚菌酯、叶菌唑、肟菌唑、噻呋酰胺、氟唑环菌胺、氟唑菌酰胺、异噻菌胺、氰烯菌酯、噻霉酮等新成分加入种衣剂的阵营。
 
多元复配的种衣剂,诸如杀菌剂与杀菌剂的三元复配成为趋势,扩大杀虫杀菌谱,提高种衣剂的功能性。
 
新型助剂的采用推动种衣剂剂型和品质的提升。
 
微囊技术、纳米技术、生物技术开始应用于种衣剂,提高种衣剂的活性、持效性、安全性、抗逆性。
 

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谢雪凤
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该文章首刊于AgroPages世界农化网最新出版的《2019市场纵览》杂志,欢迎下载电子版杂志阅读更多文章。
 
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