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重新定义草铵膦与精草铵膦的除草活性关系
发布日期:2023-12-10 作者:江苏省农药协会 农药资讯网 柏亚罗

 

       在库存高企、产能释放、出口锐减等多重压力的持续胁迫下,农药原药价格自去年以来基本呈现全线下跌态势。其中,草铵膦更是从2022年5月的26.5万元/吨跌至今年9月的6万元/吨。在此“地板价”上蹲守近3个月后,草铵膦在成本面和需求端的支撑下率先触底反弹,11月10日以来,其原药价格已涨至7万元/吨,涨幅近17%,进入盈利模式。 

草铵膦市场增长最快,销售额突破10亿美元

       目前,全球非选择性(灭生性)除草剂主要包括四大产品:氨基酸类的草甘膦和草铵膦、联吡啶类的百草枯和敌草快。其中,草铵膦最受市场关注。

       非选择性除草剂是一组非常老的产品,1958年,敌草快上市,其后次第上市了百草枯(1962年)、草甘膦(1972年)、草铵膦(1986年)。2019年,这四大产品的销售总额为69.86亿美元。在2014—2019年间,非选择性除草剂市场总体呈现维稳略降态势,其中,百草枯、敌草快市场下滑明显,唯有草铵膦大幅增长。

表1  四大灭生性除草剂的全球销售额

有效成分

销售额(亿美元)

2014—2019年

复合年增长率(%)

2014年

2018年

2019年

草甘膦

57.20

53.25

52.51

-1.70

草铵膦

5.60

9.16

9.80

+11.84

百草枯

8.50

5.85

6.20

-6.12

敌草快

2.00

1.51

1.35

-7.56

合计

73.30

69.77

69.86

-0.96

资料来源:Phillips McDougall公司。

       近年来,非选择性除草剂中的龙头产品草甘膦受到了多重因素的不利影响,如环保压力导致的生产成本提升,抗药性持续蔓延,禁限用的国家增多等。而这些年,百草枯的市场下降更多,尤其是百草枯在中国被取消登记,已于2020年9月25日在我国全面退市,对百草枯的市场打击很大。

       影响草甘膦、百草枯等市场的不利因素,转而积极推动了草铵膦的市场增长,加之耐草铵膦转基因作物的推广等,都促进了草铵膦的市场增长。2020年,草铵膦的全球销售额为10.50亿美元,近10年的复合年增长率为12.2%,在除草剂市场增长最快,为全球第二大除草剂。

草铵膦是由D/L-异构体组成的外消旋体混合物

       草铵膦(glufosinate)由德国赫斯特(现拜耳)于20世纪80年代开发,目前已在全球40多个国家登记和广泛应用。

       草铵膦为膦酸类除草剂,是谷氨酰胺合成抑制剂。施药后短时间内,植物体内铵代谢陷于紊乱,细胞毒剂铵离子在植物体内累积,与此同时,光合作用被严重抑制而达到除草目的。

       国际除草剂抗性行动委员会(HRAC)将草铵膦、双丙氨膦归于H组(谷氨酰胺合成酶抑制剂);草甘膦属于G组(EPSP合成酶抑制剂);百草枯和敌草快属于D组(光系统Ⅰ电子转移抑制剂)。因此,草铵膦与草甘膦、百草枯、敌草快及其他除草剂无交互抗性,可用于抗性杂草的综合治理。

       草铵膦属灭生性触杀型除草剂,茎叶处理,兼具弱内吸作用。其广谱、高效,可用于果园、葡萄园、橡胶园、非耕地等领域,防除100多种一年生及多年生阔叶杂草和禾本科杂草,如牛筋草、小飞蓬、问荆、水花生、稻李氏禾、苋菜、马唐、稗草等;并能有效防除对草甘膦产生抗药性的恶性杂草,如小飞蓬、牛筋草、马齿苋等。随着转基因作物的推广,草铵膦亦已用于耐草铵膦转基因大豆、棉花、玉米等20多种作物。

       草铵膦为氨基酸类似物,目前,市场销售的草铵膦(也称“普通草铵膦”)皆为外消旋体,是50% L-草铵膦(也即“精草铵膦”)与50% D-草铵膦组成的混合物。精草铵膦(glufosinate-P)源自土壤链霉菌发酵物双丙氨膦,后者在植物体内代谢为L-草铵膦,是天然化感除草剂。

       已有文献报道,D-草铵膦没有除草活性,但未见活性数据。日本Takematsu等报道了精草铵膦是普通草铵膦活性的2倍。但根据精草铵膦与普通草铵膦的大田应用效果判断,D-草铵膦具有一定的除草活性。国内研究机构通过大量的研究数据,也证明了这一判断是正确的。

重新定义精草铵膦与草铵膦的除草活性关系

       关于精草铵膦与普通草铵膦的活性关系,目前尚无统一结论。其药效活性关系实际为D-草铵膦的除草活性问题。明确D-草铵膦是否具有除草活性及具体活性大小,对草铵膦和精草铵膦产品的开发具有重要意义。

       基于此,河北威远生物化工有限公司范立攀等与河北省农林科学院粮油作物研究所河北省作物栽培生理与绿色生产重点实验室王建平联合开展了相关试验。他们采用室内生测法研究了D-草铵膦对马唐、牛筋草、反枝苋、苘麻等4种靶标杂草的除草活性。

       从药后14 d杂草的鲜重防效可以看出,D-草铵膦铵盐对马唐具有较高的除草活性,施用量大于0.45 kg a.i./hm2时,对马唐的鲜重防效可达78%。施用量大于1.20 kg a.i./hm2时,对马唐、牛筋草和苘麻的鲜重防效在80%以上。D-草铵膦铵盐对反枝苋的除草活性较低,施用量在4.80 kg a.i./hm2时对反枝苋鲜重防效仅为49%。L-草铵膦铵盐施用量大于0.30 kg a.i./hm2时,对马唐、牛筋草和反枝苋的鲜重防效均高于90%,各处理间无显著差异。

表2  D-草铵膦铵盐对4种杂草的温室盆栽除草活性

       进一步的研究可见,D-草铵膦铵盐对马唐、牛筋草、反枝苋、苘麻的抑制中浓度(IC50)分别为0.415、0.720、29.748、0.725 kg a.i./hm2L-草铵膦铵盐与D-草铵膦铵盐的IC50比值分别为0.33、0.09、0.001、0.10。

表3  D-草铵膦铵盐与L-草铵膦铵盐对杂草的IC50

       本研究结果表明,D-草铵膦对杂草的除草效果因杂草种类而异,其除草活性依次为马唐>牛筋草>苘麻>反枝苋。通过除草活性实验证实,D-草铵膦对多数杂草具有一定的除草活性,尤其对禾本科杂草活性较高。D-草铵膦的总体活性约为L-草铵膦的10%。

       为进一步明确同等药效下普通草铵膦与精草铵膦的用量关系,江苏省农科院植保所研究员李贵课题组采用3种不同结构型的10%草铵膦水剂(1#、2#和3#;其中,1#和3#为普通草铵膦,2#为精草铵膦),对马唐、狗尾草、稗草、牛筋草、鸭跖草、铁苋菜、空心莲子草等7种靶标材料开展了室内盆栽试验。通过调查地上部杂草的鲜重抑制率,比较普通草铵膦与精草铵膦的除草活性,以期为明确普通草铵膦与精草铵膦的药效关系提供依据。

       试验发现,同等剂量下2#药剂(精草铵膦)整体表现出更高的生物活性,对7种靶标杂草防效的ED90值在60.55~628.55 mL/667 m2之间,活性高于1#和3#药剂(普通草铵膦)。1#药剂对7种靶标杂草防效的ED90值在74.02~621.44 mL/667 m2之间,3#药剂的ED90值在33.76~753.58 mL/667 m2之间。

图1  3种不同结构型10%草铵膦水剂对不同靶标杂草的抑制效果图

       本研究表明,10%普通草铵膦水剂与精草铵膦水剂对7种靶标杂草均有较好的防除效果,但同等剂量下精草铵膦整体表现出更高的生物活性。1#药剂的ED90值是2#的0.99~2.36倍,3#药剂的ED90值是2#的0.56~2.31倍。而在实际中,田间杂草发生情况复杂,需要综合考虑药剂对不同敏感程度靶标杂草的生物活性。对5~6种供试靶标杂草达到90%防效的情况下,2#精草铵膦药剂用量为300~380 mL/667 m2,而1#和3#普通草铵膦水剂用量分别为440~530 mL/667 m2和440~470 mL/667 m2,1#和3#普通草铵膦的用量分别为2#精草铵膦药剂用量的1.37~1.47倍与1.23~1.47倍。由此推测,D-草铵膦具有部分除草活性。

       国内研究机构的这两个系统性研究均表明,D-草铵膦也能表现出一定的除草活性。这就重新定义了精草铵膦与草铵膦的活性关系,更进一步确定了同等使用条件下,200 g/L草铵膦的实际使用效果要优于10%精草铵膦。

部分参考文献

[1] 范立攀, 史秀肖, 唐兴敏, 等. D-草铵膦的除草活性研究 [J].世界农药, 2022, 44(3): 53-56.

[2] 解洪杰, 王旭, 肖雅楠, 等. 3种不同结构型10%草铵膦水剂的除草活性比较 [J]. 现代农药, 2023, 22(5): 82-88.

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