（环境工程专业论文）新型环保玉米种衣剂的研制.pdf

摘要 本研究将天然无毒高分子材料羧甲基壳聚糖与化学杀菌剂相结合，筛选各 种衣剂助剂，研制出环保型玉米种衣剂。降低了传统种衣剂毒性并保持药效不 变及肥力提高。通过大田试验，研究了环保玉米种衣剂种子包衣后对玉米的抗 病害、田间出苗率和成苗率、植株生长发育及产量的影响，确定了最佳田间包 衣药种比。同时对杀菌剂、抑菌剂的作用机理，种衣剂活性成分的作用做出了 较为全面的分析，研究结果如下： 1 、经室内试验，筛选出对玉米丝黑穗病防效较高的杀菌剂三唑醇、戊唑醇； 并对两种药剂进行复配测试，确定两种药剂的最佳复配比( 质量比) 为三唑醇： 戊唑醇= 6 ：4 。将传统杀菌剂与抑菌剂羧甲基壳聚糖混配，确定杀菌剂与抑 菌剂的最佳质量比为：4 羧甲基壳聚糖：三唑醇：戊唑醇= 1 0 0 ：6 ：4 。 2 、通过检测室内发芽势和发芽率，筛选其他各活性成分( 肥料、微量元素、 有益微生物) ，确定了肥料为：1 尿素溶液、1 k 2 h p 0 4 溶液、微肥g ；微量 元素为：2 钼酸钠溶液、硼砂晶体、1 z i l s 0 4 溶液、1 c a c l 2 溶液；有益微生 物为：b t 。各活性成分最佳质量比为：1 尿素溶液：1 k 2 h p 0 4 溶液：微肥 g ：2 钼酸钠溶液：硼砂( 晶体) ：1 z n s 0 4 溶液：1 c a c l 2 溶液：b t = 1 0 ： 4 0 ：0 6 ：0 8 ：0 6 ：2 0 ：2 0 ：1 2 0 。 3 、通过对粘度、成膜性、包衣均匀度、种衣牢固率、低温稳定性等物理性 能的测定，筛选各助剂( 增稠剂，成膜剂，防冻剂，酸度调节剂，警戒色) 。确 定成膜剂为助剂a ，增稠剂为黄元胶，消泡剂为乙二醇，酸度调节剂为2 n a o h 溶液，警戒色为紫色浆。各助剂最佳质量比为：黄元胶：助剂a ：乙二醇： 2 n a o h 溶液：紫色浆= 0 1 ：5 6 ：3 0 ：5 0 ：3 3 。 4 、根据我国农药行业标准，结合本环保种衣剂特点，确定了外观、p h 值、 粘度、成膜性、包衣均匀度、脱落率、低温稳定性等质量控制指标。 5 、对小试样品进行室内安全性及田间药效试验。安全性测定表明，新型环 保种衣剂较传统种衣剂吉农四号毒性小，对生物没有致命性。田间药效试验证 明，本种衣剂对玉米丝黑穗病具有较高的防效，优于目前市场推广的种衣剂吉 农四号。确定了环保种衣剂的最佳包衣药种比为一比五十。试验结果表明，本 种衣剂是一种高效、低毒、低残留的新型环保型种衣剂。 关键词：玉米种衣剂；羧甲基壳聚糖；三唑醇；戊唑醇 a b s t r a c t an o v e le n v i r o n m e n t a lf r i e n d l ym a i z es e e dc o a t i n ga g e n ti sm a d ei nt h i ss t u d y , c o m b i n i n g t h ec a l b o x y m c h y lc h i t o s a nw h i c hi sak i n do fn a t u r a ln o n t o x i cp o l y m e ra n dw i t ht h et r a d i t i o n a l c h e m i c a lf u n g i c i d e s t h et o x i c i t yo ft h en o v e ls e e dc o a t i n ga g e n th a sb e e nd e c r e a s e dw h i l et h e d r u ge f f e c th a sb e e nk e p te v e na n dt h ef e r t i l i t yh a sb e e ne n h a n c e d t h r o u g ht h el a b o r a t o r yt e s t a n df i e l d 哦a l t h ea n t i - f u n g i c i d ea b i l i t y , t h ef i e l ds e e de m e r g e n c er a t ea n ds e e d l i n gr a t e t h e e f f e c tw i t ht h eg r o w t h ，d e v e l o p m e n ta n dp r o d u c to ft h ep l a n th a v eb e e ns t u d i e d a n db yt h e s t u d yo ft h ee f f e c to fd i f f e r e n ts e e dc o a t i n gp r o p o h i o n ，t h eo p t i m a lp r o p o r t i o nh a sb e e n d e t e r m i n e d m e a n w h i l e ，t h ef u n c t i o nm e c h a n i s m so ft h ef u n g i c i d e sa n da n t i - f u n g i c i d eh a v eb e e n a n a l y z e di nt h i ss t u d y t h er e s u l t so ft h es t u d ya r ea sf o l l o w s ： l , t h r o u g ht h el a b o r a t o r yt e s t , t h eb e s tf u n g i c i d e sh a v eb e e ns c r e e n e do u t ，t h et r i a z o l e a l c o h o la n dt e b u c o n z o l e ，a n dt h eo p t i m a lr a t i o ( g ：g ) o ft r i n z o l ea l c o h o la n dt e b u c o n z o l ei s6 ：4 t h e nc o m p o u n dt h ec a f l ) o x y m e h y lc h i t o s u nw i t ht h et r i a z o l ea l c o h o la n dt h et e b u c o n z o l e ，a n d t h e o p t i m a lr a t i o ( g ：g ) i s l 0 0 ：6 ：4 2 , t h o u g ht h em e n s u r a t i o no ft h eg e r m i n a t ee n e r g y ( g e ) a n dg e r m i n a t er a t i o ( g r ) t h eb e s t a c t i v ei n g r e d i e n t sh a v eb e e ns c r e e n e do u t ：f e z t i l i t e s ，m i c r o e l e m c n t sa n dm o t h p r o o fa g e n t t h e o p t i m a lr a t i oo ft h e s ec o m p o n e n t s ( g ：g ) i s ：l c a r b a m i d e ：1 k 2 h p 0 4 ：t i n yf e r t i l i t yg ：2 m o l y b d e n u m a c i d es o d i u m ：b o r a x ：1 z n s 0 4 ：i c a c l 2 ：b t = 1 0 ：4 0 ：0 6 ：0 8 ：0 6 ：2 0 ： 2 0 ：1 2 0 3 , t h o u g ht h em e n s u r a t i o no ft h ep h y s i c a lp e r f o r m a n c e ss u c ha s ：v i s c i d i t y , c h a r a c t e r i s t i co f s h a p i n gi n t of m i i ，c v e 姗e 鹞o fs e e dc o a t i n g , r a t i oo fd r o p ，l o wt e m p e r a t u r es t a b i l i t ya n de t c 。t h e a d d i c t i v e sh a v eb e e ns c r e e n e do u t ( t h i c k e n i n ga g e n t , f i l mf o r m i n ga g e n 碰n e 哪r ，a c i d i t y r e g u l a t o ra n dw a r m i n gc o m r a t i o n ) a n dt h eo p 血l a lr a t i o ( g ：g ) o fa l lt h ea d d i t i v e si sy e l l o w g l u e ：a d d i t i v e a ：g l y c o l ：2 n a o h ：p u r p l el i q u i d - - 0 1 ：5 6 ：3 0 ：5 0 ：3 3 4 , a c c o r d i n gt ot h es t a n d a r do ft h ep e s t i c i d el i n eo fo u rc o u n t r y , c o m b i n i n gw i t ht h e c h a r a c t e r i s t i co ft h i ss e e dc o a t i n ga g e n t , a l lt h ei n d e x e so fq u a l i t yh a v eb e e nd e t e r m i n e ds u c ha s a p p e a r a n c e , p hv a l u e ，v i s c i d i t y , f i l mf o r m i n ga g e n t , a n t i f r e e z e r , a c i d i t yr e g u l a t o ra n dw a r m i n g c o l o r a t i o na n de t c 5 , l a b t e s t ，f i e l dt r i a le f f e c te x p e r i m e n t sa n ds e c u r i t ym e n s u r a t i o ne x p e r i m e n t sf o rm a i z e s e e d l i n gp e r i o da l ed o n ew i t ht e s ts a m p l eo ft h en o v e le n v i r o n m e n t a lf r i e n d l ys e e dc o a t i n ga g e n t s e c u r i t ym e n s u r a t i o ni n d i c a t e st h a tt h en o v e ls e e dc o a t i n ga g e n tj ss a f ef o rm a i z es e e d i n ga n dt h e m a i z ep r o d u c t i o ni si n 口c a s e de v i d e n t l y r e m e d ye f f e c tt e s tp r o v e st h a tt h em a i z es m u tc a nb e c o n t r o l l e dm o r ep r e f e r a b l yt h a nt h et r a d i t i o n a ls e e dc o a t i n ga g e n tj i n o n g4 # a n dt h eo p t i m a l r a t i oo fs e e dt os e e dc o a t i n ga g e n ti s1 ：5 0 t h i ss t u d yi n d i c a t e st h a tt h en o v e le n v k o n m e n t a l f r i e n d l ys e e dc o a t i n ga g e n ti sas e e dc o a t i n ga g e n to fn e wt y p ew i t hb e t t e re f f e c t , l o w e rt o x i c i t y a n d f e w e r l e f t o v e r , w h i c h h a s e n r i c h e ds e e d c o a t i n g a g e n t v a r i e t y o f o u r c o u n t r y k e y w o r d s ：m a i z es e e dc o a t i n ga g e n t ；c a i b o x y m e h y lc h i t o s a n ；t r i a z o l ea l c o h o l ；t c b u c o n z o l c m 此页若属实请申请人及导师签名。 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文串特剐加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他入已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：芰j 叠塑黾日期丝：2 ：芗 关于论文使用授权的说踢 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅； 学校可以公布论文的全部内容。可以采用影印、缩印或其他复翩 手段保存论文 ( 保密的论文在懈密后应遵守此规定) 研究生签名：茎醢导师签名鲻日期2 业 注：请将此声明装订在学位论文的目录前 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 玉米亦称“玉蜀黍”、“包谷”、“包芦”、“珍珠米”等。据考证，玉米原产 于南美洲。7 0 0 0 年前美洲的印第安人就已经开始种植玉米。由于玉米适合旱地 种植，因此西欧殖民者侵入美洲后将玉米种子带回欧洲，之后在亚洲和欧洲被 广泛种植。大约在十六世纪中期，中国开始引进玉米，十八世纪又传到印度。 到目前为止，世界各大洲均有玉米种植，其中北美洲和中美洲的玉米种植面积 最大。我国玉米产量位居世界第二位【l j 。 玉米的利用形式主要有作为人类口粮、牲畜饲料和工业生产原料的三种。 在我国，近1 5 年来，玉米用作口粮的直接消费比重在逐年减少，用作工业原料 和食品加工的玉米增长缓慢，而用于生产配合饲料的玉米数量猛增。 目前，在我国各玉米产区，影响玉米产量的主要因素是土传病害，包括有 四种：茎基腐病、丝黑穗病、纹枯病和全蚀病。近些年来，随着耕作和栽培制 度的改变，品种轮换及高油、高淀粉品种的大面积种植，玉米的土传病害有逐 年加重的趋势。一般年份发病率大约在l o - 3 0 ，严重年份甚至可以达到6 0 以上，导致玉米产量明显降低。所以土传病害已经成为玉米稳产、高产的主 要制约因素之一1 2 i 。 在玉米土传病害中，又以玉米丝黑穗病危害最为严重。玉米丝黑穗病俗称 “乌米”，是由真菌在玉米发芽期侵入的系统侵染性病害，受害部位主要是玉米 的雌、雄刹3 1 。典型病症是雄性花器变形，颖片增生呈叶状，不能形成雄蕊。 桃花基部粗大，内包一团黑粉。雌蕊受害果穗变短，基部粗大，除苞叶外，整 个果穗为一包黑粉和散乱的丝状物，严重影响玉米产量。 种子包衣是防治玉米苗期地下害虫、苗期病害，提供肥源，防治丝黑穗病， 实现玉米增产的有效途径措施【4 j 。 种衣剂( s e e dc o a t i n ga g e n t ) 是一种用于作物或其它植物种子处理的、具 有成膜特性的农药制剂。通常的种衣剂是由农药原药( 杀虫剂、杀菌剂、激素 和种肥等) 、成膜剂、润湿剂、分散剂、渗透剂和其它助剂加工制成的，可直接 或经稀释后包覆于种子表面，形成具有一定强度和通透性的保护膜的水基悬浮 制剂【5 】o 与用于浸种( s e e ds o a k i n g ) 和拌种( s e e dd r e s s i n g ) 的农药乳油、水 剂、粉剂、可湿性粉剂等不同的是，种衣剂能够在种子表面固化形成称为种衣 的膜。种衣剂在土壤中吸水膨胀而不被溶解，允许种子正常发芽所需的水分和 武汉理工大学硕士学位论文 空气通过，所含的农药和种肥等物质缓慢释放。所以，种衣剂具有杀灭地下害 虫、苗期害虫，防治苗期病害和系统性病害，提高种子发芽率、促进种苗健康 生长，减少种子用量等功效，最终达到防病治虫、保苗壮苗、提高作物产量的 目的。种衣剂中的成膜剂能够保证有限的农药成分集中作用于种子和根部，不 易脱落和飞散，减少了农药在环境中的扩散以及对非靶标的接触量，在减少用 药和保护环境方面具有明显的优势。种衣剂于播种前按规定的种药比拌种包衣 使用，可综合防治苗期病虫害，省药、省时、省工、省钱，有利于环境保护， 包衣后又能促进作物生长，使其根系强大、抗逆性强，可保产、增产，经济、 生态效益显著州。 然而，目前市场销售的传统玉米种衣剂均含有剧度化学杀菌成分，且种子 包衣后表面带有剧毒，不可避免的造成种子药害。这类种衣服剂通常会残留在 土壤中对环境造成一定的污染，人畜误食，还会对生命造成威胁1 7 j 。 近年来，有关种子包衣对玉米种子发芽率、苗期长势、抗病虫害、增产效 果等的研究报道 8 - 9 1 ，大都为传统化学种衣剂。而对于同样可以抗病虫害，增产 优产的无公害，低残留的绿色环保型的玉米种衣剂的报道还很少见。本研究选 用无毒无害，环保多功效的天然高分子多糖( 羧甲基壳聚糖) 替代传统种衣剂 中高毒化学杀菌成分，筛选各种衣剂助剂，通过室内试验和大田试验相结合的 方法，较系统地研究了环保玉米种子包衣后对玉米的抗病害、田间出茵率和成 苗率、植株生长发育及产量的影响，并在不同药种包衣比例的效果上进行了研 究。结果表明，该种衣剂的主要经济技术指标和环保安全性等均优于传统的玉 米种衣剂，研究取得初步成功。 1 1 种衣剂的发展史 种子处理技术古来有之，历史最早的是中国公元前3 0 多年的汉代时期，农 业史话【1 0 l 一书中介绍了西汉的区田法种植，“在每个方区里，点播粟种二十粒。 这些种子，都是经过溲种处理的。所谓溲种，就是用马、牛、羊、猪、 糜、鹿等骨锉碎，加上雪水，煮三沸，辘去针渣，加附子，浸渍五天，溉去附 子，就用羊、猪、糜、鹿等粪放进汁内，搅拌均匀( 如没有骨，可以用煮茧丝 的水调粪) ，成稠粥状的东西。等天晴日暖，即行溲种，晒干备用。经过这 样处理的种子，外面裹着一层外壳，就象鱼皮花生米一样。用这样的种子 播下，可以令稼不蛇虫：使稼耐旱，终岁不失于获”。此外，很早以前人类在 2 武汉理工大学硕士学位论文 长期的生产实践中就知道了采用温汤浸种或石灰水浸种进行种子处理可以使种 子和幼苗免受种传和土传病虫危害。明代天工开物中有用砒霜拌小麦种子 的记载。清代文献中有杀菌剂处理棉种的记录。 种子包衣技术在国外也有数百年的历史i l l j 。1 7 5 0 年罗马帝国时代人们已经 用盐和石灰处理小麦种子防治黑穗病【1 2 1 。十八世纪，人们已开始在田问试验用 硫酸铜控制小麦腥黑穗病，并得到了大量应用。1 8 8 6 年美国人b l e s s i n g 利用面 糊处理棉花种子，使棉花种子大粒化，以便于播种1 1 3 】。近代，德国人r i e h m 于 1 9 1 3 年第一个报道使用氯酚基汞( 拜耳公司产品，商品名为u s p l u m ) 作为杀菌 剂用于种子处理，后来改用醋酸乙基汞和乙基氯化汞处理。1 9 2 6 年，美国的t h o r n l o n 和c a n u l e e 首先提出种子包衣。2 0 世纪3 0 年代，英国的c e r m a i n s 种子 公司在采谷类作物上首次成功研制出用于种子包衣的药剂。1 9 4 1 年美国缅因州 科技人员为了便于小粒蔬菜和花卉种子的机械播种而采用包衣种子，成为世界 首例【1 4 l 。1 9 4 7 年，六六六、滴滴涕等有机氯杀虫剂应用于种子处理防治地下害 虫，开始了近代有机杀虫、杀菌剂用于种子处理的时代【1 5 1 。2 0 世纪6 0 年代以 来，大量高效、经济、安全的有机农药的开发和应用，以及一些新剂型，如悬 浮剂、干悬浮剂等的开发成功，使种子处理技术得到了新的发展，同时种子产 业化和精量点播技术需要种子处理技术朝着机械化、标准化和商品化方向发展。 在这个时期前苏联首先提出“种衣剂”的概念，同年代苏联、美国、德国等西 方发达国家就开始采用种子薄膜包衣【1 6 1 。7 0 - 8 0 年代，种子薄膜包衣技术在美 国、德国等国家得到迅速发展和广泛应用，8 0 年代，种子薄膜包衣法进一步成 熟，推动了种子处理技术的发展。世界各大农用化学品公司也积极开发，研制 出了许多新型高效的种衣剂产品，如德国拜耳公司的高巧、苗胜、立克秀；美 国f m c 公司的3 5 s t 种子处理剂、有利来路公司的“卫福2 0 0 ”种子处理剂等； 瑞士先正达公司的适乐时、敌委丹等产品。上述产品最大的优点是高效、广谱、 低残留。目前，在加拿大、荷兰、德国等许多国家，广泛采用种子包衣新技术， 应用范围已经扩展到许多作物上【l j 7 。1 9 1 。 我国种子包衣技术的研究开始于上个世纪八十年代，较国外晚近二十年。 1 9 8 3 年，北京农业大学李金玉教授成功地研制了克百威和多菌灵组成的国内第 一个种衣剂产品【2 ”，1 9 9 3 年西北农业大学针对主要园艺作物蔬菜病虫害情况开 始了种子包衣剂的研制和利用1 2 2 1 。1 9 9 1 年由天津北方种衣齐j 中试厂研制生产的 2 5 呋福种衣剂和1 9 9 4 年黑龙江八一农垦大学研制生产的3 5 多克福种 衣剂在我国取得了第一批农药登记，标志着我国种衣剂研究、生产和使用进入商 3 武汉理工大学硕士学位论文 品时代。此后，种衣剂研制开发、生产及推广应用得到迅速发展田j 。为加强对 种衣剂行业的管理，1 9 9 5 年起我国对种衣剂质量和应用状况进行市场抽查和监 督。1 9 9 6 年农业部提出“种子工程”，1 9 9 8 年由农业部药检所主持召开了种衣 剂行业标准拟订座谈会，1 9 9 9 年，以农业部药检所、沈阳化工研究院等单位研 究及制订了我国种衣剂产品的国家标准。自1 9 9 6 年以来，随着国家“种子工程” 的实施，种衣剂的研究开发、推广进入了高速的发展阶段，使用的作物覆盖了 小麦、玉米、水稻、棉花、大豆、油菜、花生、蔬菜等多个品种1 2 4 l 。目前全国 已有种衣剂生产企业3 0 0 多家，生产的品种有2 0 0 多个1 2 5 】。全国各地根据企业 自身技术水平和地区特点，也相继开发出一些种衣剂1 2 6 】，如重庆种衣剂厂生产 的“西农”牌种衣剂、甘肃“西西”牌种衣剂、浙江省种子公司开发的z s b 生 物型种衣剂、天津“芽”牌种衣剂、江苏“华农”牌种衣剂、黑龙江多元超细 粉体工程有限公司的超细粉体种衣剂等。 1 2 国外种衣剂的特点 国外种衣剂选用单一剂型，使药效集中发挥，专一性强，避免了乱用药和 多经混用所产生的抗性现象，既提高了药效又降低了成本。同时国外种衣剂还 可以根据不同地区的特点，有目的的复配种衣剂。种衣剂品质的好坏关键是助 剂的选用。如国外种衣剂选择成膜性好，成膜时间适中的成膜剂，种衣剂包衣 种子后在种子表面迅速固化成膜，种子之间不粘连，不结块，不需要晾晒和加 热烘干。同时他们在选择助剂的同时还考虑到助剂的物理性质、生化性质和环 保等方面的影响，使生产出的种衣剂既高效又安全。 从2 0 世纪8 0 年代开始，发达国家种子包衣技术就已经基本成熟，种衣剂也 开始由最初的农药型、药肥型发展为目前的生物型和特异型。由于农药型种衣 剂会污染土壤和造成中毒，一些国家已经明令禁止此类种衣剂的使用，美国正 在研究高效低毒型包衣剂、生物型包衣剂等l ”】。 国外种衣剂生产设备多为瑞士d y n o m i l 和比利时s u p e r m i l l 等【嚣1 ，加工工艺 不断改进；采用连续密闭工艺。种衣剂剂型有粉体种衣剂、超微粉体种衣剂、 悬浮种衣剂、胶悬型种衣剂。 国外种衣剂剂型，一般拌种用粉剂和乳剂已停止生产，集中研发水基种衣 剂，同时，为满足多层包衣造粒生产桨剂的种衣剂。 4 武汉理工大学硕士学位论文 国外种衣剂市场开发较早p 1 。到上个世纪8 0 年代，国外种衣剂已经广泛的 应用于农业生产。目前，国外种衣剂应用推广，各个国家都有重点发展。美国 种衣剂主要是玉米、棉花、大麦、蔬菜。意大利和德国种衣剂主要是蔬菜、小 麦。荷兰种衣剂主要是花卉、蔬菜。英国种衣剂主要是大麦、小麦、牧草。瑞 士种农剂主要是蔬菜、花卉。日本种衣剂主要是水稻、蔬菜。 1 3 我国种衣剂的特点 我国种衣剂研制与国外相比起步比较晚，但发展速度快。上世纪5 0 年代， 我国开始推广浸种、拌种技术用于防治地下害虫，保护种子的正常生长发育。 种衣剂的真正发展是从八十年代才开始的1 3 0 l 。1 9 8 3 年，北京农业大学李余成功 地研制了克百威和多菌灵组成的国内第一个种衣剂产品，并从1 9 8 5 年到1 9 9 3 年，国家批准应用农大新技术兴建种衣剂厂1 3 家，开发了适宜在不同地区，防 治不同作物，不同病虫害的系列种衣剂产品，截个2 0 0 0 年1 2 月底1 3 1 1 ，国内已 经登记的种衣剂用户超过8 0 种，种衣剂生产厂家9 0 多家，原药2 个至3 个。 到2 0 0 4 年，已有1 0 0 多个，覆盖小麦、玉米、大豆、花生、棉花、水稻、蔬菜 等主要粮食和经济作物。 种衣剂由活性成分和非活性成分组成【3 2 】。种衣剂中活性成主要包括杀虫剂、 杀菌剂、植物生长调节剂、肥料、微量元素、有益微生物及其产物等，其种类、 组成及含量直接反映种衣剂的功效。目前在种衣剂中广泛应用的杀虫杀菌剂要 求是高效、广谱的内吸性农药，如吠哺丹、多菌灵等。植物生长调节剂可以根 据需要选择促进生长类和生长延缓类，如赤霉素、稀效唑等。肥料和微量元素 根据作物种子营养状况、生长需要和土壤肥力状况加以选择组配。当前常用的 有益微生物有根瘤菌、固氮菌、木霉菌、芽抱枝菌等，一般具有激活植株生长 和菌抗病的效果。种衣剂中非活性成分指成膜剂及相应的配套助剂。成膜剂是 包衣质量和效果的关键，当前应用的成膜剂有如下四类：一是淀粉及其衍生物 类，如可溶性淀粉；一类是纤维素及其衍生物类，如乙基纤维素；一类是合成 高聚物类，如聚丙烯酰胺；此外还有阿拉伯树胶，海藻酸钠等其他物质。配套 助剂包括悬浮剂、乳化剂、渗透剂、增稠剂、分散剂、缓释剂、填充剂、色料 等，具有使种衣剂均匀一致、性状稳定、便于成膜和调控有效成分等作用，对 种衣剂的质量和包衣效果有较大影响。微量元素是植物正常生长发育所必需的 元素，已知f e ，m n ，z n ，c u 等元素在植物体内多为酶或辅酶的组成成分，对 5 武汉理工大学硕士学位论文 植物的生长发育及物质能量代谢均起主要的促进作用和调节作用。微量元素供 应不足时，产量减少，品质降低，严重缺乏时，甚至颗粒无收。在种衣剂配方 中加入微量元素能够改善植物缺素症。目前，种衣剂中常有的微肥有铁、铜、 锰等的硫酸盐和钼酸铵、硼酸等。 种衣剂可分为物理型、化学型、生物型、特型型、综合型五类1 3 3 】，其中化 学型种衣剂含有农药、肥料以及微量元素等化学活性物质，功效较全面，是目 前的主流类型，但相对较易发生药害。 截至2 0 0 3 年【川，我国己登记的种衣剂中杀菌剂主要有多菌灵、甲基立枯磷、 福美双、甲霜灵、二唑酮、戊唑醇、烯唑醇、三唑醇、睛菌唑、乙烯菌核利、 百菌清、咪鲜胺等。种衣剂产品配方中高毒杀虫剂农药品种占9 6 以上。高效、 低毒、无残留新农药品种较少。有机磷类农药具有高效、杀虫、杀菌谱广、持 效期较长等特点，但有机磷杀虫、杀菌剂在水中极不稳定的，很容易分解和失 效。在种衣剂中只能选择使用。 从近年来国内种衣剂研究情况分析【矧，种衣剂中所用的农药品种由原来的 高毒农药向中、低毒、高效新农药发展，以减少其对人畜的危害及环境污染程 度。种衣剂中杀虫剂、杀菌剂向多组分发展，以达到互补增效，减少病虫害抗 药性的目的。 1 4 种衣剂的理化特性【3 5 】 1 4 1 成膜性 成膜性是种衣剂的关键，良好的成膜性能使种衣剂均匀地包在种子表面迅 速固化成膜，不脱落。不粘结，包衣后不需要晾晒和烘干，可立即装袋备用。 我国目前应用的成膜物主要有羧甲基纤维素钠( c m c ) 和聚苯乙烯。此外，国际 上也有应用胶漆和聚偏二氯乙烯口v d q 作为成膜物的报道嗍。 1 4 2 牢固性 种农薄膜在种子表面应附着牢固，不易脱落，一般要求脱落率不高于0 7 。 1 4 3 稳定性 6 武汉理工大学硕士学位论文 指种衣剂的性能、成分、药效持久不变的特性。一般要求种农剂可贮存2 年，有效成分分解率不超过2 5 ，夏季不分解，冬季不结冻。储存后虽有沉淀 和分层现象，但经充分振荡后其成膜性不改变。 1 4 4 安全性 无论任何配方的种衣剂，必须能够安全使用，包衣后不降低发芽率，不致幼 苗产生药害或畸型。 1 4 5 高生物活性 要求有效成分要达到标准，在植物体内具有良好的传导性，对防治对象要 有较好的防治效果。 1 4 6 粘度 是种衣剂的重要物理特性，是决定包衣牢固性和均匀性的关键。粘度大小 根据包衣季节的温度和包衣种子表面的光滑程度进行调整。 1 4 7 酸碱度 种衣剂的p n 值一般为4 5 - 7 2 。过碱会影响药效，过酸则影响发芽和贮存稳 定性。 1 5 我国玉米种衣剂的研制及其发展 玉米丝黑穗病是一种发病率高、危害重的土传和种传病害，属于绝产性病 害，一旦感病将颗粒无收。感病率每增加1 ，玉米约减产1 0 0 6 k g k m 2 。近几 年来，全国玉米黑穗病的发生一年比一年重。轻的年份发生率为2 - 3 ；中等 年份发生率为1 0 左右；最严重的年份发生率高达6 0 - 7 0 。 1 5 1 玉米丝黑穗病简介 玉米丝黑穗病，俗称乌米、哑玉米，是玉米的主要病害。玉米丝黑穗病的 病原菌为玉米丝轴黑粉菌，属于担子菌亚门，冬孢菌纲，黑粉菌且，轴黑粉菌 属。丝黑穗病病菌危害果穗和雄穗，形成菌瘿。菌瘿内充满病原菌的冬孢子， 并残留丝状维管束残余物，故名“丝黑穗病”【3 7 】。 7 武汉理工大学硕士学位论文 成熟的冬孢子遇适宜条件萌发成为有分隔的担子( 无菌丝) ，侧生但孢子无 色，单孢，椭圆形，直径为7 1 51 1m ，担孢子以芽殖方式可反复产生次生担孢 子。冬孢子适宜萌发的温度为2 5 3 0 ，最适温为2 5 左右，低于1 7 或高于 3 2 5 c 不能萌发。病原发育温度范围为2 3 0 6 ，最适温度为2 8 ，冬孢子萌 发最适p h 4 o 巧0 中性或偏酸性环境有利于冬孢子萌发，但偏碱性环境抑制萌 发。 玉米丝黑穗病菌以冬孢子散落在土壤中、混入粪肥里或沾附在种子表面越 冬。冬孢子在土壤中能存活2 - 3 年，甚至7 碣年。种子带菌是病害远距离传播 的重要途径，尤其对于新区，带菌种子是重要的第一次传播来源。带菌的粪肥 也是重要的侵染来源，冬孢子通过牲畜消化道后不能完全死亡。总之，土壤带 菌是最重要的初侵染来源，其次是粪肥，再次是种子。成为翌年田问的初次侵 染来源。 玉米丝黑穗病菌冬孢子萌发后在土壤中直接侵入玉米幼芽的分生组织，病 菌侵染最适时期是从种子破口露出自尖到幼芽生长至1 - 1 5 厘米时，幼芽出土 前是病菌侵染的关键阶段。由此，幼芽出土期间的土壤温湿度、播种深度、出 苗快慢、土壤中病菌含量等，与玉米丝黑穗病的发生程度关系密切。此病发生 适温为2 0 一2 5 ，适宜含水量为1 8 一2 0 ，土壤冷凉、干燥有利于病菌侵染。 促进幼芽快速出苗、减少病菌侵染机率，可降低发病率。播种时覆过厚、保 墒不好的地块，发病率显著高于覆土浅和保墒好的地块。 。 1 5 2 玉米丝黑穗病症状 此病属苗期侵入、系统侵染性病害，一般在穗期表现典型症状，主要为害 雌穗和雄穗，一旦发病，往往全株无收成。受害严重的植株苗期可表现症状， 分孽增多呈丛生型，植株明显矮化，节问缩短，叶色暗绿挺直，有的品种叶片 上则出现与叶脉平行的黄白色条斑，有的幼苗心叶紧紧卷在一起弯曲呈鞭状。 成株期病穗分两种类型：( 1 ) 黑穗型：受害果穗较短，基部粗顶端尖，不吐花 丝；除苞叶外整个果穗变成黑粉包，其内混有丝状寄主维管束组织。( 2 ) 畸形 变态型：雄穗花器变形，不形成雄蕊，颖片呈多叶状；雌穗颖片也可过度生长 成管状长刺，呈柬猖头状，整个果穗畸形。田间病株多为雌雄穗同时受害。 病株果穗有的不吐花丝，形状短胖，基部较租，顶端较尖，苞叶完整，但 果穗内部充满黑粉状物，即病原菌的冬孢子。后期苞叶破裂，露出黑粉，黑粉 8 武汉理工大学硕士学位论文 多粘结成块，不易飞散。黑粉间夹着有丝状的玉米维管束残余。还有的病果穗 失去原形，严重畸形，成“刺猬头”状【圳。 雄穗发病有两种症状类型：其，雄穗上单个小穗变为菌瘿。此时花器畸 形，不形成雄蕊，颖片因受剌激而交为叶状，雄花基部膨大，内藏黑粉。其二， 整个雄穗变成一个大菌瘿，外面包被白色薄膜。薄膜破裂后，黑粉外露。黑粉 常粘结成块，不易分散。 早期发病的植株多数果穗和雄穗都表现症状，晚期发病的仅果穗表现症状， 雄穗正常。雄穗发病的植株，多半没有果穗。( 见图1 - 1 ) 带丝黑穆病玉米正常玉米 图1 1 带丝黑穗病玉米( 左) 与正常玉米( 右) f i g 1 - 1t h ed i s e a s e dm a i z e ( f i g 1 c f t ) a n dt h en o r m a lm a i z e ( f i g r i g h t ) 另外，玉米苗期还会出现多种全株性症状。有的病株矮小，弯曲，叶片簇 生，叶色暗绿，叶片中肋两侧出现黄白色条斑；有的节间短缩，植株矮化，叶 片丛生，果穗增多，每个叶腋都长出黑穗；有的分蘖异常增多，以后每个分蘖 顶部长出黑穗。苗期症状多变而不稳定，可因品种、病菌、环境条件不同而发 生变化【3 叭。 丝黑穗病属绝产型病害，一旦发生将引起大幅度减产，造成相当大的经济 损失。目前，丝黑穗病发生越来越频繁，危害越来越重，己成为我国乃至全球 玉米生产的主要病害，必须引起高度重视。 9 武汉理工大学硕士学位论文 1 5 3 我国玉米丝黑穗病的主要防治方法 我国玉米丝黑穗菌一年比一年严重的原因有：一、玉术重茬、迎茬增。旱 田主要是大豆、玉米轮作。玉米丝黑穗病菌孢子一年比一年增多，菌原增加， 病害加重。二、干旱或低温延迟出苗时间。春季干旱或低温，延迟了玉米的出 苗时间，因为从种子萌发到出苗的时间越长，感染病毒的机会就越多。三、种 子的抗病能力不强。种子的抗病能力不强，特别是抗玉米黑丝穗病的能力不强。 防治玉米丝黑穗病应采取综合防治措施，在强化组织领导下，以栽培环保 抗病品种、减少田间菌量为主，辅之以改进栽培管理措施和种子药剂处理。 1 5 3 1 选用优质环保抗病品种 选用环保抗病品种是防治丝黑穗病的最根本措施。各地应结合实际选用环 保抗病品种，如农大1 0 8 、农大3 1 3 8 、晋单3 5 号等。同时要选择颗粒饱满的新 种子，这样玉米出苗快、生长健壮、不易感病。 1 5 3 2 减少田间菌源 ( 1 ) 轮作 病田停种玉米，结合种植业结构调整，实行玉米与豆类、薯类或瓜菜类作 物3 年以上的轮作倒茬，避免因连作或倒茬不及时而导致病情加重。 ( 2 ) 肥料处理 不用带菌的玉米秸秆作饲料；粪肥要经过高温发酵，充分腐熟，并用药剂 进行喷洒；停止秸秆还田或清理病株后再秸秆还田。 ( 3 ) 拔除病株 苗期表现典型症状的，结合除草在定苗前铲除病苗和可疑苗。菌期不显症 状或症状不易识别时，在喇叭口期显症明显时，及时砍除病株。玉米抽穗后， 在菌瘿中的冬孢子成熟散落前，及时砍除病株。玉米收获后的病残组织要及时 处理，压低菌源。 1 5 3 3 改进栽培管理措施 ( 1 ) 调整播期和提高播种质量适当推迟播期：播前选种、晒种提高种子 发芽势；精细整地，适当浅播，足墒下种。这些措施均可促进快出苗、出壮苗， 减少病原菌的侵染机会，提高植株的环保抗病能力。 ( 2 ) 采用地膜覆盖技术地膜覆盖可提高地温，保持土壤水分，使玉米出 苗和生育加快，从而减少发病机会。 ( 3 ) 采用扒土晒根技术在幼苗一叶一心期至二叶一心期将苗埯周围的土 扒开，使幼苗地下茎曝晒在阳光下，1 0 - 1 5 天后将土复原，可减轻病害发生。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 1 5 3 4 药剂防治 坚持在播前用药剂处理种子，最常用的种子处理方法是药剂拌种。 1 5 4 防止玉米丝黑穗病的种衣剂 1 5 三唑酮w p ( 粉锈宁) 或5 0 甲基硫菌灵w p ( 甲基托布津) 按种子重 量的0 3 - 0 5 拌种；1 2 5 烯唑酮w p ( 速保剂) 或2 戊唑醇湿拌种( 立克 秀) 按种子重量的o 2 拌种；1 5 腈菌唑e c 种衣剂按种子重量的0 1 - - 0 2 拌种；1 2 5 特谱唑( 速保剂，烯唑醇) i i 5 1 6 5 9 l o o k g 种拌种：5 0 多菌灵 或5 0 萎锈灵2 5 0 - - 3 5 0 9 1 0 0 k g 种拌种。并且含有烯唑醇、戊唑醇和三唑醇成分 的种衣剂对丝黑穗病菌的防治有明显的效果，防效高达8 7 - 9 6 。 1 5 5 现有玉米种衣剂存在的问题 种子包衣的出现，在一定程度上解决了玉米丝黑穗的问题，同时还能提高 玉米的产量。但是目前市场上所使用的玉米种衣剂多为农药型种衣剂，含有毒 性较高的多菌灵、克百威、三唑醇等，对人畜安全和环境带来极大威胁。此外， 这些种衣剂多采用对玉米种子进行两次包衣，先对玉米种子进行营养包衣，再 进行抑菌包衣，程序麻烦，不方便。 1 5 6 未来玉米种衣剂发展的方向 随着人们对绿色食品、有机食品的重视，无公害农产品生产发展迅速，目 前以天然高分子材料羧甲基壳聚糖为代表的种衣剂正在崛起。因为羧甲基壳聚 糖无毒、可降解，具有良好的生物相溶性和较好的成膜性，而且能够促进种子 的萌发、幼苗的生长和能有效防治病虫害的发生。 以羧甲基壳聚糖为主要原料的新型玉米种衣剂毒性小，它几乎不会对人畜 产生危害。它能够很好的抑制玉米丝黑穗病发生，还能有效的提高玉米的产量。 它将玉米营养包衣和抑菌包衣合二为一，高效便捷。 目前对这种新型玉米包衣剂的研究与应用明显不足，羧甲基壳聚糖用于种 衣剂的研究报道也较少。因此，将羧甲基壳聚糖用于玉米种衣剂的研究将成为 未来玉米种衣剂的发展方向。 武汉理工大学硕士学位论文 1 6 羧甲基壳聚糖 壳聚糖是由甲壳素经过脱乙酰化反应而得到的一种生物高分子，是天然多 糖中惟一的碱性多糖，也是少数具有荷电性的天然产物之一，它具有许多特殊 的物理化学性质和生理功能，其分子链中通常含有2 乙酰氨基葡萄糖和2 氨基 葡萄糖两种结构单元，两者的比例随脱乙酰化程度的不同而不同。壳聚糖大分 子结构中含有丰富的羧基和氨基，能溶于稀有机酸( 如乙酸、苯甲酸、环烷酸、 乳酸) 的溶液中及一般有机溶剂，但不溶于水，使壳聚糖的直接应用受到了一 定的限制。因此，进一步对壳聚糖进行物理及化学改性得到水溶性更好的衍生 物就显得十分重要。壳聚糖经醚化后可以制得水溶性较好同时又具有良好吸湿 性、保湿性的衍生物，如o 羧甲基壳聚糖、n 一羧甲基壳聚糖、n ，o 羧甲基壳聚 糖。这些衍生物在医药、日用化学、造纸工业、烟草工业等方面有着十分广阔 的用途【4 0 1 。 1 6 1 可作为种衣剂的核心成分 羧甲基壳聚糖无毒，可降解，具有良好的生物相溶性和较好的成膜性，而 且能够促进种子的萌发、幼苗的生长和能有效防治病虫害的发生。以它为主要 原料制成的种衣剂具有天然环保、优质价廉的特点，有着广阔的发展前景和市 场竞争优势。 1 6 2 增强机体免疫力 羧甲基壳聚糖直接活化巨噬细胞、自然杀伤细胞( n k 细胞) 、攻击肿瘤细 胞( 【细胞) 、b 淋巴细胞、t 淋巴细胞的活性，增强机体免疫功能，消除体 内有毒有害因子，利用机体自身的免疫力去战胜体内各种致病因子。 1 6 3 优良的保鲜效果 用羧甲基壳聚糖涂布果蔬表面，可形成保护膜，而且增加了果皮厚度，并 堵塞部分皮孔，减少组织水分蒸散保持果蔬水分，形成良好、稳定的湿度环境， 从而可较长时间地保鲜果蔬。 1 6 4 提高种子组织抗病菌侵染能力 种子经羧甲基壳聚糖处理后，在种子表面形成良好通透性的高分子膜，而 且会通过促进组织木质化，将病原菌隔离，使之无法侵犯机体，起到减少病菌 武汉理工大学硕士学位论文 侵染的作用，提高被病菌侵染组织中原本低量的几丁质酶活性，以分解入侵病 菌细胞壁上的几丁质，同时启动防御系统产生环保抗病物质，起到抑制病原菌 的作用，达到防腐保鲜的效果。 1 6 5 抗菌活性 羧甲基壳聚糖具有很好的抗菌活性，其抗菌机理与其结构中的氨基有关。 将其添加到固体食品中，既对汁液有一定的澄清作用，又可起防腐保鲜作用， 特别适于酸性或低酸性的食品保鲜。 1 6 6 保湿作用 羧甲基壳聚糖由于极性基团的存在，对水有很高的亲和力和持水性，这对 于半干半潮食品的保湿有重要的作用。 1 6 7 其他 由于羧甲基壳聚糖能溶于弱酸，是很方便的成膜材料。且这种膜是可食用