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新型水稻田除草剂双唑草腈
发布日期:2023-10-19 作者:江苏省农药协会 农药资讯网 顾林玲

 

       近年来,随着水稻轻简栽培技术的推广应用,除草剂长期单一使用、用药习惯不科学等因素影响,水稻田杂草危害呈逐年加重趋势,杂草抗药性问题也日益严重,水稻田杂草已对水稻生产造成严重威胁。

       双唑草腈为水稻用除草剂,对水稻田稗草及同时发生的一年生莎草科萤蔺、牛毛毡,阔叶杂草车前草、雨久花、陌上菜以及多年生杂草野慈姑、荸荠等有很高的活性。同时,其可有效防治对磺酰脲类除草剂产生抗性的杂草,可用于抗性治理,具有广阔的应用前景。 

1  理化性质及毒理学

       双唑草腈英文通用名pyraclonil,商品名Megazeta、Ippon等;IUPAC化学名称:1-(3-氯-4,5,6,7-四氢吡唑并[1,5-a]吡啶-2-基)-5-[甲基(丙-2-炔基)氨基]-1H-吡唑-4-腈;CAS登录号:158353-15-2;分子式:C15H15ClN6;相对分子质量:314.77。结构式如图1。

图1  双唑草腈的结构式

       双唑草腈纯品为白色固体,97%原药为均匀黄色疏松粉末状固体;熔点:93.7~94.2℃;蒸气压:1.9×10-7 Pa(25℃);正辛醇/水分配系数KowlogP=1.61(pH7,20℃);相对密度:1.34。溶解度(20℃):水中溶解度50.1 mg/L,丙酮中的溶解度521.5 g/L。水解:在25℃条件下,水解半衰期DT50>1年。

       双唑草腈低毒,雄大鼠急性经口LD50为4,979 mg/kg、雌大鼠1,127 mg/kg;雌、雄大鼠急性经皮LD50>2,000 mg/kg。对水生生物安全,鲤鱼LC50(96 h)>28 mg/L,对大型溞EC50(48 h)为16.3 mg/L。

       双唑草腈EPA风险评估初步结论显示,其对人类健康无风险问题,可能会危及两种已列入濒危物种名单的奇努克鲑鱼物种,但不会对关键栖息地产生不利影响。 

2  作用机理及应用

       双唑草腈为原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂,通过抑制原卟啉原氧化酶的活性,造成原卟啉原Ⅸ的积累,导致原卟啉原Ⅸ外泄到细胞质中,在细胞质中迅速被氧化成原卟啉Ⅸ(原卟啉Ⅸ是叶绿素和血红素合成途径中物质),而细胞质中的原卟啉Ⅸ不能被利用,导致植物光合作用受到影响。美国杂草科学协会(Weed Science Society of America, WSSA)将其归类为第14类除草剂。

       双唑草腈为触杀型除草剂,主要通过杂草根部和基部吸收,作用迅速,能够快速除草。通常情况下,处理后3~7 d,敏感杂草呈现出叶片卷曲、黄化、枯萎症状,10~14 d干枯死亡。

       双唑草腈除草谱广,可用于禾本科杂草、阔叶杂草、莎草的防除。其对稗草、千金子、凹头苋、鸭舌草、陌上菜、节节菜、沟繁缕、萤蔺、紫水苋菜、鳢肠、狼把草、田皂角、扁杆藨草、矮慈菇、野慈菇、水莎草、眼子菜、荸荠、浮萍、水绵(青苔)等具有良好的防除效果。

       双唑草腈与目前水稻田常用除草剂无交互抗性,对抗磺酰脲类除草剂杂草也有很好的防效,如野慈姑、窄叶泽泻、雨久花、鸭舌草、陌上菜、狭叶母草、萤蔺、白花水八角等,能防除对五氟磺草胺、二氯喹啉酸等除草剂产生抗性的稗草。

       双唑草腈在水稻与杂草间具有不同的选择性,对水稻安全性高,插秧返青后即可使用,且对后茬作物小麦、油菜等安全。

       双唑草腈除草活性高,速效性好,对环境友好。田志慧等研究了2%双唑草腈颗粒剂对直播稻田杂草的防除效果及对水稻安全性。结果表明:在直播水稻2~3叶期,采用2%双唑草腈颗粒剂(有效成分用量150~210 g/hm2)直接撒施,对直播稻田稗草、千金子、异型莎草、鸭舌草、多花水苋等防除效果良好;在此剂量下,双唑草腈对直播水稻茎蘖数、株高、植株鲜重和根系鲜重等均无不良影响。双唑草腈推荐有效成分用量为180~210 g/hm2,施药时田间保持2~3 cm浅水层并保水4 d以上。

       湖南省农业科学院采用室内生物测定法研究了双唑草腈的除草活性及对不同水稻品种的安全性,并通过大田试验进一步验证。结果表明:双唑草腈对水稻田禾本科杂草稗草、阔叶杂草鸭舌草等具有良好除草活性,且持效期长。在田间试验中,药后20、40 d,1.8%双唑草腈颗粒剂对稗草、鸭舌草、节节菜及异型莎草的株防效显著优于对照药剂80%丙炔噁草酮可湿性粉剂、50%丙草胺乳油。此外,双唑草腈对水稻以及小麦、油菜和小白菜等3种主要后茬作物安全。

       为扩大除草谱,延缓抗性发生发展,双唑草腈多与其他除草剂混用或复配使用。配伍或混用有效成分有:溴丁酰草胺、杀草隆、硝磺草酮、噁嗪草酮、呋喃磺草酮、苄嘧磺隆、五氟磺草胺、双环磺草酮等。与双环磺草酮的配伍使用,显著扩大了其销售额。

3  开发与登记

       双唑草腈是由德国先令公司(现拜耳公司)发现的具有吡唑并吡啶环的新颖结构化合物,为水稻用除草剂。2002年,拜耳将双唑草腈转让给日本八洲化学工业株式会社在日本进行开发。2007年,双唑草腈在日本登记;2008年,其单剂及混剂在日本上市。

       双唑草腈主要用于水稻,亚太地区是其主要的地区市场。水稻用农药以中国、日本和印度居前三位,占水稻用农药市场的56.4%。其中,中国是水稻用农药销售额最高的国家,2019年,中国水稻用农药销售额为17.66亿美元;日本排第二,水稻用农药销售额为11.27亿美元;印度排第三,销售额为7.63亿美元。但水稻用除草剂销售额日本排第一,中国居第二。2019年,全球水稻用除草剂销售额为23.65亿美元,其中,日本水稻用除草剂销售额为5.89亿美元,中国水稻用除草剂销售额为4.72亿美元。此外,美国、巴西也是重要的水稻用除草剂市场,2019年销售额分别为1.40亿美元、1.00亿美元。

       双唑草腈2010年全球销售额低于0.10亿美元,2011年全球销售额攀升至0.80亿美元,2012年全球销售额达到峰值1.00亿美元。2013—2015年全球销售额均为0.85亿美元,2016年全球销售额降至0.80亿美元,2018年全球销售额至0.69亿美元,2019年全球销售额至0.65亿美元。2014—2019年复合年增长率为-0.9%。

3.1  在中国的登记

       中国为全球第二大水稻用除草剂市场,2019年销售额为4.72亿美元,同比下降2.9%。中国水稻用除草剂市场的领先品种有:氰氟草酯、五氟磺草胺、丁草胺、丙草胺、苄嘧磺隆、双草醚、灭草松等。

       2016年9月,湖北相和精密化学有限公司在我国取得双唑草腈97%原药和2%颗粒剂的临时登记,2017年在我国上市;2018年4月,两者转为正式登记。2%双唑草腈颗粒剂商品名为稻田盛夫®,登记用于水稻移栽田,防除一年生杂草,制剂用量为550~700克/亩,施用方法为撒施。稻田盛夫®高效,对多种一年生杂草和部分多年生杂草有效,对水稻安全;其施用方便,可以直接均匀撒施,也可拌土或拌肥均匀撒施。

表1  双唑草腈国内登记情况

产品名称

作物/场所

防治对象

制剂用量

施用方法

登记企业

2%双唑草腈颗粒剂

水稻移栽田

一年生杂草

550~700克/亩

撒施

湖北相和精密化学有限公司

97%双唑草腈原药

 

 

 

 

湖北相和精密化学有限公司

3.2  在日本的登记

       日本是全球第一大水稻用除草剂市场,其2019年销售额为5.89亿美元,同比下降2.6%。日本水稻用除草剂市场的领先品种有:草甘膦、双唑草腈、灭草松、氰氟草酯、溴丁酰草胺、嗪吡嘧磺隆、pyrimisulfan、呋喃磺草酮、草铵膦等。

       双唑草腈是日本水稻用重要除草剂品种,其在日本的研究开发也异常火热,目前已有7家公司参与双唑草腈的混配制剂研究,除了八洲化学外,还包括三井化学、SDS生物、日本农药、住友化学、日产化学和石原产业等6家日本公司。

       自2007年12月28日获得日本登记后,大量双唑草腈产品陆续取得日本登记,并上市。除了少数单剂外,在日本上市的双唑草腈产品多为复配剂,用于水稻移栽或直播田,移栽/播后防除一年生杂草及多年生杂草。上市的复配产品有:双唑草腈+双环磺草酮(商品名Sunshine)、双唑草腈+呋喃磺草酮(商品名Get-Star)、双唑草腈+苄草隆、双唑草腈+丙嗪嘧磺隆、双唑草腈+呋喃磺草酮+嗪吡嘧磺隆(商品名Comet)、双唑草腈+杀草隆+嗪吡嘧磺隆(商品名Ginga)、双唑草腈+双环磺草酮+吡草酮、双唑草腈+溴丁酰草胺+苄嘧磺隆、双唑草腈+呋喃磺草酮+噁嗪草酮、双唑草腈+吡唑特+双环磺草酮、双唑草腈+吡嘧磺隆+噁嗪草酮+双环磺草酮(商品名SiriusExa)、双唑草腈+苄嘧磺隆+溴丁酰草胺+杀草隆(商品名Ippon D)等。此外,还有大量新除草剂加入配伍,包括嗪吡嘧磺隆、丙嗪嘧磺隆、fenoxasulfone、氟酮磺草胺等。在日本的登记情况见表2。

表2  双唑草腈在日本的登记

有效成分

含量

剂型

双唑草腈

1.8%、6.0%

颗粒剂

双唑草腈

3.6%

可湿性粉剂

双唑草腈·苄草隆

3.6%+20%

可湿性粉剂

双唑草腈·苄草隆

1.8%+12%

颗粒剂

双唑草腈·双环磺草酮

6.6%+6.7%、2%+2%

颗粒剂

双唑草腈·双环磺草酮

3.9%+3.9%

可湿性粉剂

呋喃磺草酮·双唑草腈

3.0%+1.8%、10.0%+6.0%

颗粒剂

呋喃磺草酮·双唑草腈

6.0%+3.6%、37.5%+22.5%

可湿性粉剂

双唑草腈·丙嗪嘧磺隆

5.0%+2.25%、2.0%+0.9%

粒剂

双唑草腈·丙嗪嘧磺隆

3.9%+1.7%

可湿性粉剂

双唑草腈·唑吡嘧磺隆

2.0%+0.9%

颗粒剂

双唑草腈·异戊净

7.5%+1.5%

粒剂

双唑草腈·双环磺草酮·吡草酮

2.0%+2.0%+8%、3.6%+4.0%+14.5%

颗粒剂

双唑草腈·双环磺草酮·吡草酮

3.6%+4.0%+14.5%

可湿性粉剂

双唑草腈·吡唑特·双环磺草酮

2%+10%+2%、4.0%+20%+4.0%

颗粒剂

双唑草腈·吡唑特·双环磺草酮

3.6%+20.0%+4.0%

可湿性粉剂

双唑草腈·溴丁酰草胺·苄嘧磺隆

2.0%+9.0%+0.75%、4.0%+18.0%+1.5%

颗粒剂

双唑草腈·溴丁酰草胺·苄嘧磺隆

4%+18%+1.4%

可湿性粉剂

唑吡嘧磺隆·双唑草腈·溴丁酰草胺

0.90%+2.0%+9.0%、2.25%+5.0%+4.0%、

2.25%+5.0%+22.5%

颗粒剂

唑吡嘧磺隆·双唑草腈·溴丁酰草胺

1.7%+3.7%+16.3%

可湿性粉剂

双唑草腈·呋草黄·吡唑特

2.0%+4.5%+10.0%

颗粒剂

唑吡嘧磺隆·双唑草腈·双环磺草酮

0.90%+2.0%+2.0%、4.5%+10%+10%

颗粒剂

唑吡嘧磺隆·双唑草腈·双环磺草酮

1.8%+3.9%+3.9%

可湿性粉剂

双唑草腈·唑吡嘧磺隆·噁嗪草酮

3.8%+1.7%+0.57%

可湿性粉剂

双唑草腈·唑吡嘧磺隆·噁嗪草酮

2.0%+0.9%+0.4%、5.0%+2.25%+0.75%

颗粒剂

双唑草腈·茚草酮·双环磺草酮

1.5%+1.2%+3.0%、3.0%+2.4%+6.0%

颗粒剂

双唑草腈·茚草酮·双环磺草酮

2.9%+2.3%+5.7%

可湿性粉剂

双唑草腈·呋喃磺草酮·嗪吡嘧磺隆

2.0%+2.0%+0.6%、6.6%+6.7%+2.0%

颗粒剂

双唑草腈·呋喃磺草酮·嗪吡嘧磺隆

25%+25%+7.5%、4.0%+4.0%+1.2%

可湿性粉剂

双唑草腈·杀草隆·嗪吡嘧磺隆

2.0%+10.0%+1.0%、5.0%+25.0%+2.5%

颗粒剂

双唑草腈·杀草隆·嗪吡嘧磺隆

4.0%+20.0%+2.0%

可湿性粉剂

双唑草腈·双环磺草酮·呋草黄

2.0%+2.0%+5.0%

颗粒剂

双唑草腈·双环磺草酮·呋草黄

3.7%+3.7%+9.2%

可湿性粉剂

双唑草腈·氟吡磺隆·硝磺草酮

4.0%+0.4%+1.8%、2.0%+0.2%+0.9%

颗粒剂

双唑草腈·唑吡嘧磺隆·呋喃磺草酮

2.0%+0.9%+2.0%、5.0%+2.25%+5.0%

颗粒剂

双唑草腈·唑吡嘧磺隆·呋喃磺草酮

3.8%+1.7%+3.8%

可湿性粉剂

双唑草腈·吡丙醚·fenoxasulfone

6.0%+2.0%+6.0%、1.5%+0.5%+1.5%

颗粒剂

双唑草腈·吡丙醚·fenoxasulfone

6.0%+2.0%+6.0%

其他

双唑草腈·丙嗪嘧磺隆·溴丁酰草胺

2.0%+0.9%+9.0%、5.0%+2.25%+22.5%

颗粒剂

双唑草腈·丙嗪嘧磺隆·溴丁酰草胺

3.7%+1.7%+16.8%

可湿性粉剂

双唑草腈·噁嗪草酮·呋喃磺草酮

2.0%+0.3%+3.0%、5.0%+0.75%+7.5%

颗粒剂

双唑草腈·噁嗪草酮·呋喃磺草酮

3.8%+0.57%+5.7%

可湿性粉剂

双唑草腈·呋喃磺草酮·五氟磺草胺

1.2%+2.0%+0.3%、5.0%+5.0%+12.5%

颗粒剂

双唑草腈·嘧草醚·fenquinotrione

2.0%+0.75%+3.0%

颗粒剂

双唑草腈·嘧草醚·fenquinotrione

8.0%+3.0%+12.0%

其他

双唑草腈·嘧草醚·fenquinotrione

3.7%+1.4%+5.6%

可湿性粉剂

双唑草腈·氟酮磺草胺·双环磺草酮

5.0%+1.25%+5.0%、2.0%+0.5%+2.0%

颗粒剂

双唑草腈·呋喃磺草酮·丙嗪嘧磺隆

5.0%+5.0%+2.25%、2.0%+2.0%+0.9%

颗粒剂

双唑草腈·呋喃磺草酮·丙嗪嘧磺隆

3.8%+3.8%+1.7%

可湿性粉剂

双唑草腈·噻吩草胺·双环磺草酮

4.0%+4.0%+6.0%

可湿性粉剂

双唑草腈·噻吩草胺·双环磺草酮

2.0%+2.0%+3.0%

颗粒剂

双唑草腈·丙嗪嘧磺隆·双环磺草酮

3.8%+1.7%+3.8%

可湿性粉剂

双唑草腈·丙嗪嘧磺隆·双环磺草酮

2.0%+0.9%+2.0%、5.0%+2.25%+5.0%

颗粒剂

双唑草腈·fenquinotrione·丙嗪嘧磺隆

3.7%+5.6%+1.7%

可湿性粉剂

双唑草腈·杀草隆·溴丁酰草胺·苄嘧磺隆

4.0%+8.0%+12.0%+1.0%、2.0%+4.0%+6.0%+0.51%

颗粒剂

双唑草腈·杀草隆·溴丁酰草胺·苄嘧磺隆

4.0%+8.0%+12.0%+1.0%

可湿性粉剂

双唑草腈·噁嗪草酮·吡嘧磺隆·双环磺草酮

6.6%+1.4%+1.0%+6.7%、2%+0.4%+0.3%+2%

颗粒剂

双唑草腈·噁嗪草酮·吡嘧磺隆·双环磺草酮

25%+5.0%+3.75%+25%

可湿性粉剂

双唑草腈·唑吡嘧磺隆·噁嗪草酮·溴丁酰草胺

3.7%+1.7%+0.56%+16.3%、1.9%+1.7%+1.1%+16.7%

可湿性粉剂

双唑草腈·唑吡嘧磺隆·噁嗪草酮·溴丁酰草胺

5.0%+2.25%+0.75%+22.5%、2.0%+0.9%+0.4%+9.0%、

1.0%+0.9%+0.6%+9.0%、2.5%+2.25%+1.5%+22.5%

颗粒剂

双唑草腈·杀草隆·双环磺草酮·嗪吡嘧磺隆

5.0%+25%+5.0%+3.0%

颗粒剂

3.3  在美国的登记

       2023年8月,双唑草腈98.2%原药和1.8%颗粒剂产品获得美国登记,申请登记企业为日本农药美国公司。制剂产品仅用于加利福尼亚州水稻田,苗前和苗后早期施用,防除早期禾本科杂草、莎草和阔叶杂草,包括稗草、蒙特登慈姑、沼生异蕊花、野慈姑、雨久花、水苋菜、水田稗等。由于其作用机理新颖,除草谱广,双唑草腈有望用于加利福尼亚州水稻田杂草抗性管理,将其与其他除草剂轮换使用,可以减缓除草剂抗性的发展。

4  专利概况

       德国先令公司(现为拜耳公司)申请了关于双唑草腈的化合物专利,目前化合物专利已届满。

       PCT专利:WO9408999(new substituted pyrazole derivatives, processes for their preparation and their use as herbicides),申请于1993年10月12日。

       中国专利:CN1060478C(新的取代的吡唑衍生物),申请于1993年10月12日。

5  总结

       为了有效防除水稻田杂草,减缓抗性杂草的发展蔓延,水稻田杂草化学防除急需引入具有不同作用机理的除草剂新品种。双唑草腈为具有吡唑并吡啶环的新颖结构化合物,作用机理独特,能够有效防除水稻田禾本科杂草、阔叶杂草、一年生莎草,对稗草、千金子、野慈姑等难防杂草也具有良好的防效。此外,双唑草腈还能有效防除对磺酰脲类除草剂产生抗性的杂草,可用于水稻田抗性杂草治理。

       双唑草腈复配产品已成为日本水稻生产重要的除草剂品类,不仅扩大了除草谱,还能够有效延缓除草剂抗性的发展。与其配伍的品种有HPPD抑制剂类除草剂双环磺草酮、呋喃磺草酮、fenquinotrione、硝磺草酮等;ALS抑制剂类除草剂丙嗪嘧磺隆、唑吡嘧磺隆、苄嘧磺隆、嗪吡嘧磺隆、氟酮磺草胺、嘧草醚、五氟磺草胺等;吡唑类除草剂吡草酮、吡唑特等;酰胺类除草剂溴丁酰草胺、噻吩草胺等。

       双唑草腈结构新颖,作用机理独特,毒性低,活性高,除草谱广,配伍性良好,可广泛应用于水稻田防除多种杂草,对水稻安全,对后茬作物无影响,具有良好的市场前景。

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