巴斯夫9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑技術(shù)特點(diǎn)分析

那曉磊，Haytham Shbaita，朱春雨，孟祥杰，Claude Beigel ，Peter Dohmen

（1.巴斯夫（中國(guó)）有限公司，上海 中國(guó)；2.巴斯夫新加坡公司，新加坡；3.巴斯夫歐洲公司，林布爾格霍夫 德國(guó)）

吡唑醚菌酯是巴斯夫公司開(kāi)發(fā)的一種高效的，并全球廣泛應(yīng)用的甲氧基丙烯酸酯類(lèi)（QoI類(lèi)）殺菌劑，通過(guò)抑制線粒體呼吸作用，使線粒體不能產(chǎn)生和提供細(xì)胞正常代謝所需要的能量而導(dǎo)致真菌細(xì)胞死亡。其具有較高的殺菌活性，兼具預(yù)防、治療等性能，對(duì)子囊菌類(lèi)、擔(dān)子菌類(lèi)、半知菌類(lèi)及卵菌類(lèi)等多種植物病原菌都具有較高的生物活性，也是全球第1個(gè)以“植物健康作用”登記的殺菌劑，該藥劑作用機(jī)理獨(dú)特，保健增產(chǎn)效果明顯，目前全球已經(jīng)在許多國(guó)家登記推廣使用［1］。自2015年6月吡唑醚菌酯原藥在中國(guó)的專(zhuān)利到期后，該產(chǎn)品已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)企業(yè)登記的熱點(diǎn)［2，3］。

但由于吡唑醚菌酯化合物本身特性對(duì)魚(yú)類(lèi)等水生生物毒性較高［4］，直接施用含吡唑醚菌酯的常規(guī)劑型制劑對(duì)水田生態(tài)系統(tǒng)具有較高的風(fēng)險(xiǎn)，因此，目前在中國(guó)登記的吡唑醚菌酯產(chǎn)品主要集中登記用于蔬菜，水果，小麥和玉米等旱地作物，巴斯夫公司的9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑是唯一一個(gè)通過(guò)對(duì)水田生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估而獲得正式登記的吡唑醚菌酯制劑。本文對(duì)9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑的技術(shù)特點(diǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的簡(jiǎn)要分析如下。

1 微囊懸浮劑技術(shù)

1.1 研發(fā)背景 雖然吡唑醚菌酯是一種高效的殺菌劑，但同時(shí)對(duì)水生生物也表現(xiàn)出一定的毒性，尤其是對(duì)魚(yú)類(lèi)的毒性。因此，巴斯夫公司從未將吡唑醚菌酯的常規(guī)劑型登記用于水稻田使用。但隨著對(duì)水稻田高效殺菌劑需求的日漸增長(zhǎng)，巴斯夫公司致力于開(kāi)發(fā)一種既可以高效的防治水稻病害，又對(duì)水生生物安全的吡唑醚菌酯產(chǎn)品。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，巴斯夫公司提出了微囊懸浮劑概念。但這項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)在于如何對(duì)微膠囊眾多參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和變化使其達(dá)到降低毒性的目的（例如：厚的微膠囊壁可以使微膠囊更加穩(wěn)定，從而保護(hù)水生生物體不受活性成分的影響），但這種設(shè)置和變化經(jīng)常會(huì)降低其功效和作物對(duì)其的利用率。因此，這類(lèi)劑型的產(chǎn)品通常在表現(xiàn)出較高防效的同時(shí)，其對(duì)水生生物毒性也會(huì)隨之升高。為了克服這一難點(diǎn)，巴斯夫公司對(duì)此進(jìn)行了大量的配方研究和測(cè)試，最終獲得了最適合的微囊懸浮劑型配方，使其在有較高防效的同時(shí)，大大降低了其對(duì)水生生物的毒性。

1.2 微囊懸浮技術(shù)劑型配方篩選 在微囊懸浮技術(shù)中可改變的參數(shù)有很多，大致集中在微膠囊壁的材料、厚度和微膠囊內(nèi)部和外部的液體組成中。而不同的參數(shù)設(shè)置導(dǎo)致了大量的配方需要進(jìn)行測(cè)試，并且由于微膠囊壁與內(nèi)部和外部液體之間復(fù)雜的相互作用，不可能單一的從各個(gè)組分的含量去預(yù)測(cè)該配方對(duì)生物防效和降低水生生物毒性效果的影響。這需要對(duì)理論和應(yīng)用的配方技術(shù)有非常深入的了解，并且需要對(duì)微囊懸浮技術(shù)配方中每個(gè)參數(shù)進(jìn)行大量的測(cè)試以確定其生物防效及其對(duì)水生生物的毒性潛力。

1.3 巴斯夫吡唑醚菌酯微囊懸浮劑作用機(jī)理9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑（稻清?）配方中使用的專(zhuān)利微膠囊技術(shù)可確保霧滴在水稻葉片上蒸發(fā)后可以迅速釋放，對(duì)病害產(chǎn)生最佳的預(yù)防和防治效果；而少量落入稻田水中的微膠囊將保持完整并迅速沉入底泥，從而減少其對(duì)水生生物尤其是魚(yú)類(lèi)的暴露；而沉入到底泥中的微膠囊中的吡唑醚菌酯隨著時(shí)間緩慢釋放，因此在沉積物中從未有大量的累積，并且這些少量釋放的吡唑醚菌酯可以迅速與底泥結(jié)合（進(jìn)一步降低其對(duì)水生生物的暴露），最終被降解。

2 巴斯夫9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑 （稻清?）環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

殺菌活性物質(zhì)吡唑醚菌酯對(duì)水稻疾病有良好的防效，但同時(shí)對(duì)水生生物也有一定的毒性。正如前文所述，吡唑醚菌酯需要一種特別設(shè)計(jì)的配方劑型來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。除了僅使用特定的配方劑型之外，以便吡唑醚菌酯能夠在保持優(yōu)異的殺菌功效的同時(shí)最大限度的降低其對(duì)水生生物的毒性，巴斯夫公司主要從以下3個(gè)方面開(kāi)展試驗(yàn)研究證明該配方的可行性：

環(huán)境行為研究：研究表明，吡唑醚菌酯在環(huán)境中達(dá)到了預(yù)期的行為。

環(huán)境毒理研究：實(shí)驗(yàn)室研究表明，吡唑醚菌酯對(duì)最敏感群體的魚(yú)類(lèi)毒性顯著降低（超過(guò)5倍），并且在實(shí)際田間條件研究表明其對(duì)水生生物毒性降低且對(duì)稻田沒(méi)有影響。

藥效研究：田間藥效試驗(yàn)研究表明，吡唑醚菌酯在最大使用劑量下有良好的防效。

2.1 環(huán)境行為研究

2.1.1 水-沉積物降解試驗(yàn) 巴斯夫公司在德國(guó)GLP實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在水-沉積物系統(tǒng)中的行為試驗(yàn)，該試驗(yàn)的研究目的是測(cè)量微膠囊中吡唑醚菌酯潛在的釋放量及其在水中消散的時(shí)間。該試驗(yàn)使用特制的裝置模擬了水-沉積物系統(tǒng)，使用移液管將已知濃度的9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑溶液加入該系統(tǒng)中水層2～3cm處，濃度為1L／hm2，4個(gè)重復(fù)，于施藥后0、4、24、48h后取16mL水樣進(jìn)行分析，得到水樣中游離的吡唑醚菌酯和總態(tài)吡唑醚菌酯的量。

結(jié)果顯示，吡唑醚菌酯在水體中的總濃度在24h內(nèi)下降了近80％，即說(shuō)明大量的被膠囊包裹的吡唑醚菌酯沉降到沉積物中；水體中同樣有極少量的游離的吡唑醚菌酯存在，且隨時(shí)間的推移，游離的吡唑醚菌酯量沒(méi)有增加，即說(shuō)明被微膠囊包裹的吡唑醚菌酯沒(méi)有被釋放出，可見(jiàn)微囊的穩(wěn)定性。綜上所述，這兩個(gè)因素對(duì)于減少水中游離的吡唑醚菌酯含量以至減少對(duì)水生生物的毒性都是至關(guān)重要的。

2.2 環(huán)境毒理研究

2.2.1 實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)魚(yú)類(lèi)毒性研究 試驗(yàn)用9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑（稻清?）在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行毒理學(xué)研究。其中對(duì)魚(yú)類(lèi)毒性的GLP試驗(yàn)是按照OECD 203準(zhǔn)則完成。試驗(yàn)中分析吡唑醚菌酯的濃度是基于對(duì)加入的吡唑醚菌酯總量濃度的比較，當(dāng)供試魚(yú)類(lèi)暴露在含有吡唑醚菌酯的水中初期，測(cè)得的吡唑醚菌酯濃度均在加入的吡唑醚菌酯總量濃度的±20％以內(nèi)，而在暴露后期，測(cè)得的濃度下降到總量濃度的62％～84％（表1）。

表1 9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑 （稻清?）魚(yú)類(lèi)毒性試驗(yàn)吡唑醚菌酯濃度 （μg a.i.／L）變化

表2為供試魚(yú)類(lèi)死亡率的調(diào)查結(jié)果，在加入的吡唑醚菌酯總量濃度≤1.06mg／L時(shí)，試驗(yàn)未觀察到供試魚(yú)類(lèi)有死亡和中毒現(xiàn)象的發(fā)生。

表2 9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑 （稻清?）魚(yú)類(lèi)毒性試驗(yàn)魚(yú)死亡率調(diào)查結(jié)果

2.2.2 水稻半田間試驗(yàn)研究 試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在湖南省。試驗(yàn)?zāi)M了稻田生態(tài)系統(tǒng)，稻田觀察9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在水稻孕穗中期按有效成分100g／hm2使用后，對(duì)稻田內(nèi)魚(yú)的影響，其影響可通過(guò)與空白對(duì)照或?qū)︳~(yú)有顯著影響的對(duì)照藥劑（250g／L吡唑醚菌酯乳油）的比較進(jìn)行判斷，從而為評(píng)估9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在水稻田使用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供參考。試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)，供試藥劑組（T）、對(duì)照藥劑組（R）及空白對(duì)照組（C）。

2.2.2.1 施藥后魚(yú)存活情況 施藥前48h將鯽魚(yú)從馴養(yǎng)池轉(zhuǎn)入各試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)，每個(gè)小區(qū)10尾魚(yú)。并在施藥結(jié)束及施藥后2、4、8、24、48、72、96h觀察魚(yú)苗中毒癥狀和死亡情況。

試驗(yàn)結(jié)果表明，9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在模擬水稻田系統(tǒng)中按最大推薦使用劑量施用對(duì)魚(yú)安全，與空白對(duì)照組無(wú)顯著性差異；對(duì)照藥劑250g／L吡唑醚菌酯乳油施藥處理對(duì)鯽魚(yú)表現(xiàn)出明顯的毒性，死亡率達(dá)90％左右，顯著高于空白對(duì)照和9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑。

2.2.2.2 稻田水吡唑醚菌酯殘留分析 施藥前、施藥后分別采集各小區(qū)稻田水。采樣時(shí)每小區(qū)按5點(diǎn)法采樣方式，每點(diǎn)采集50mL，共200mL，混合均勻后裝于玻璃瓶?jī)?nèi)于-20℃冰柜冷凍保存待分析。

分析結(jié)果顯示，施藥后1h，稻田水中吡唑醚菌酯總態(tài)含量達(dá)到峰值，供試藥劑組T中吡唑醚菌酯總態(tài)含量（包括游離和被微膠囊包裹的吡唑醚菌酯合并分析測(cè)定）明顯低于對(duì)照藥劑R組，僅為對(duì)照藥劑組的50％，說(shuō)明T組中有大量被微膠囊包裹的吡唑醚菌酯顆粒已經(jīng)沉降到底泥中。96h后，各處理組水樣中吡唑醚菌酯殘留量均低于最低檢出濃度。

2.2.2.3 底泥中吡唑醚菌酯殘留分析 施藥前、施藥后采集各小區(qū)底泥。采用5點(diǎn)采樣法，用100mL小燒杯杯口朝下，斜插入底泥中，平推燒杯挖取約5cm深的底泥，并盡量裝滿燒杯，避免帶入過(guò)多的稻田水，底泥置于不銹鋼盤(pán)子中，去除腐爛根系等雜質(zhì)后充分混勻，取約150g裝于玻璃瓶中于-20℃冰柜冷凍保存待分析。

分析結(jié)果顯示，對(duì)照藥劑R組在施藥后24h和96h分別測(cè)定稻田底泥中吡唑醚菌酯含量變化，無(wú)顯著差異；而供試藥劑T組稻田底泥中吡唑醚菌酯含量隨測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)顯著上升，施藥后96h底泥中吡唑醚菌酯含量相比施藥后24h增加了近10倍。說(shuō)明稻田水中微囊包裹的吡唑醚菌酯顆粒不斷沉降到底泥中，不會(huì)一直懸浮在稻田水體中，進(jìn)而保證對(duì)水生生物安全。

綜上所述，該試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了在實(shí)際田間情況下，按照推薦劑量使用9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑（稻清?）對(duì)魚(yú)類(lèi)的安全性以及該劑型配方的可行性。

3 水稻田環(huán)境監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究

2016年，巴斯夫公司在中國(guó)水稻主要種植區(qū)開(kāi)展水稻田環(huán)境監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，按照實(shí)際推薦劑量在水稻上施用9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑后，監(jiān)測(cè)吡唑醚菌酯有效成分在稻田和池塘水中游離態(tài)和總態(tài)的濃度及其變化情況，為評(píng)估9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑對(duì)環(huán)境水生生物的潛在風(fēng)險(xiǎn)提供高階段的環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)在中國(guó)水稻主要種植區(qū)，根據(jù)中國(guó)Top-Rice模型中定義的情景（稻田面積與池塘面積比為20：1）選定適合的地點(diǎn)開(kāi)展試驗(yàn)。試驗(yàn)從稻田水中采集樣品分析以確定微膠囊在實(shí)際田間條件下的行為，采集池塘水樣分析確定暴露濃度以用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將采集的樣品冷藏運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室待測(cè)，并進(jìn)行運(yùn)輸穩(wěn)定性檢測(cè)，以確保水樣中的微膠囊在冷藏和運(yùn)輸過(guò)程中沒(méi)有受損。

監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的3個(gè)水稻種植區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)分別在湖南岳陽(yáng)，江西都昌和湖北利川，池塘和稻田面積比例分別為1：20.8，1：21和1：20。按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施藥習(xí)慣，在水稻孕穗和抽穗生長(zhǎng)期左右施藥2次，第1次藥量為75g.a.i.／L，第2次藥量為100g.a.i.／L，用水量為450L／ha。在稻田和池塘分別采樣水樣。湖南岳陽(yáng)和江西都昌在第1次施藥后發(fā)生漫溢，第2次施藥后沒(méi)有發(fā)生漫溢。湖北利川2次施藥后都沒(méi)有發(fā)生漫溢。湖南岳陽(yáng)和江西都昌采集的水樣主要包括2次施藥前稻田和池塘水樣，第1次施藥漫溢后0.5、2、6、12、24和48h池塘水樣，以及第2次施藥后0.25、1、2和4d的稻田水樣。湖北利川采集的水樣主要包括2次施藥前稻田和池塘水樣，以及第2次施藥后0.25、1、2和4d的稻田水樣。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)采集的樣品冷凍運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析（圖1）。

圖1 3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)稻田水樣中吡唑醚菌酯總態(tài)濃度和游離濃度檢測(cè)結(jié)果

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在中國(guó)實(shí)際稻田環(huán)境系統(tǒng)中且使用的最高濃度下，在稻田水和池塘水（通過(guò)漫溢）中有極少量游離的吡唑醚菌酯存在，而進(jìn)一步用水樣中游離的吡唑醚菌酯以及總態(tài)吡唑醚菌酯的含量，與依據(jù) 《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南 第2部分：水生生態(tài)系統(tǒng)》（NY／T 2882.2-2016）中效應(yīng)分析部分得出的預(yù)測(cè)無(wú)效應(yīng)濃度（PNEC）相比較確定其風(fēng)險(xiǎn)商值RQ＜1，風(fēng)險(xiǎn)可以被接受。進(jìn)一步驗(yàn)證了巴斯夫9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑劑型的穩(wěn)定性和對(duì)水生生物的安全性，無(wú)使用上的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

4 對(duì)水稻稻瘟病防治效果及植物健康作用研究

為驗(yàn)證9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在保證微囊對(duì)吡唑醚菌酯良好的包裹覆蓋率，在水體中也不破裂釋放吡唑醚菌酯有效成分，進(jìn)而保證對(duì)水生生物安全的同時(shí)，在水稻植株上微囊能夠正常破裂，及時(shí)釋放出有效成分以控制病害，巴斯夫公司與全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心合作，在江西、安徽、廣東、黑龍江、湖南和江蘇等6個(gè)省份開(kāi)展了大田示范試驗(yàn)研究，以驗(yàn)證其對(duì)水稻稻瘟病的防治效果，以及對(duì)水稻植株健康作用的影響。兩年多地的大田示范試驗(yàn)結(jié)果表明，使用9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑60mL／667m2噴霧處理，對(duì)水稻稻瘟病具有非常好的防治效果，藥后防效基本在85％以上（表3），且藥劑處理區(qū)水稻整體長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于對(duì)照區(qū)，水稻植株葉色濃綠，根系粗壯，抗倒伏能力明顯增強(qiáng)。測(cè)產(chǎn)結(jié)果表明，相比空白對(duì)照平均增產(chǎn)率在57％以上。按2016～2017年水稻平均收購(gòu)價(jià)格則算，每畝增收300元以上。

表3 9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑防治水稻稻瘟病大田示范試驗(yàn)研究結(jié)果

5 討論

吡唑醚菌酯作為甲氧基丙烯酸酯類(lèi)殺菌劑中活性最高的一個(gè)有效成分，因其優(yōu)異的殺菌活性，廣泛殺菌譜，兼具保護(hù)和治療活性，且具有明顯的植物健康作用等特點(diǎn)，得到國(guó)內(nèi)眾多農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)的廣泛關(guān)注［5，6］，競(jìng)相開(kāi)發(fā)登記多種劑型的吡唑醚菌酯單劑和混劑產(chǎn)品［7-10］。同時(shí)，由于水稻殺菌劑市場(chǎng)的潛力巨大，國(guó)內(nèi)已有多篇吡唑醚菌酯防治水稻稻瘟病等主要病害的研究報(bào)道［11-13］。但由于吡唑醚菌酯有效成分對(duì)水生生物毒性較高，研究開(kāi)發(fā)優(yōu)良的劑型從而降低因施藥而釋放到水田中的吡唑醚菌酯的有效濃度，成為開(kāi)發(fā)水稻田使用的吡唑醚菌酯產(chǎn)品的關(guān)鍵。

隨著新 《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》的實(shí)施，以及新《農(nóng)藥登記資料要求》的出臺(tái)，我國(guó)的農(nóng)藥登記管理從關(guān)注農(nóng)藥質(zhì)量和藥效，開(kāi)始向更加關(guān)注安全和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的理念轉(zhuǎn)變。巴斯夫9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑的研究開(kāi)發(fā)也正是運(yùn)用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的理念，歷經(jīng)十年磨一劍，開(kāi)創(chuàng)了獨(dú)特的微膠囊技術(shù)，既能保證吡唑醚菌酯有效成分使用到水稻葉片部位時(shí)能有效釋放防治水稻病害，又能保證微膠囊進(jìn)入水體后不破裂，沉入底泥后再被微生物降解，從而避免吡唑醚菌酯有效成分釋放到水體中威脅環(huán)境生物安全。自上市以來(lái)，口碑良好，連續(xù)幾年被全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心評(píng)為全國(guó)植保信息暨農(nóng)藥械推廣的重點(diǎn)產(chǎn)品。