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新型植物生長調節劑調環酸鈣 三唑類延緩劑的理想替代藥劑

2019-12-03 10:34:40來源:農藥快訊作者:農藥快訊編輯:bianji2
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調環酸鈣是屬于環己烷羧酸類的一種新型植物生長調節劑,由日本組合化學工業有限公司和德國巴斯夫公司聯合開發,為赤霉素生物合成后期抑制開創了新領域。在國外,調環酸鈣的研究已有30多年。調環酸鈣在國外的研究和應用也逐步引起國內許多研究機構的重視,我國對調環酸鈣的研究開始于2001年。目前調環酸鈣已在日本、美國等國家登記,主要用作水稻抗倒伏劑、果樹控梢劑,其原藥及制劑也已在中國登記。

調環酸鈣作為綠色植物生長調節劑,通過葉面處理,促進植物發育、側芽生長、調控花期、提高植株座果率,有效控制植株徒長,從而提高產量和品質。此外,調環酸鈣還能調節植株新陳代謝、提高作物抗逆性。與三唑類延緩劑相比,它對輪作植物無殘留、無毒性,對環境無污染,被譽為替代三唑類延緩劑的理想藥劑,具有一定的應用前景。

英文通用名:prohexadione-calcium

CAS登錄號:127277-53-6

化學名稱:3-氧橋-5-氧代-4-丙酰基環己-3-烯羧酸鈣

分子式:C10H10CaO5

相對分子質量:250.3

調環酸鈣結構式

1 理化性質

調環酸鈣:原藥純度>89%,純品為無味白色粉末。熔點>360℃。相對密度為1.435,水中溶解度174 mg/L(蒸餾水,20℃);有機溶劑中溶解度(mg/L,20℃):甲醇1.11、丙酮與正己烷<0.003、甲苯0.004、乙酸乙酯<0.010、異丙醇0.105、二氯甲烷0.004。穩定性:180℃以下穩定,水解DT50<5 d(pH 4,20℃)、21 d(pH 7,20℃)、89 d(pH 9,25℃);水溶液光解DT50(29~34℃,0.25 W/m2):6.3 d(自來水),2.7 d(蒸餾水)。

2 毒性

(1)哺乳動物毒性

大鼠和小鼠急性急性經口LD50>5 000 mg/kg。大鼠急性經皮LD50>2 000 mg/kg。對兔眼睛有輕微刺激,對兔皮膚無刺激。大鼠吸入LC50(4 h,整體)>4.21 mg/L空氣。NOEL值:[2年,mg/(kg?d)]雄大鼠93.9,雌大鼠114,雄小鼠279,雌小鼠351;(1年)雌、雄狗20 mg/(kg?d);AOEL(EU)0.35 mg/(kg?d)。對大鼠和兔無致突變和致畸作用。

(2)生態毒性

山齒鶉鶉和野鴨急性經口LD50>2 000 mg/kg,飼喂LC50(5 d)>5 200 mg/kg(飼料)。鯉魚LC50(96 h)>110 mg/L,虹鱒和藍鰓太陽魚>100 mg/L。大型蚤LC50(48 h)>100 mg/L,NOEC(2l d)>100 mg/L。羊角月牙藻EbC50(72 h)>100 mg/L,NOAEC/NOAEL:中肋骨條藻和羊角月牙藻1.1,水華魚腥藻1.2 mg/L。其他水生生物:東方牡蠣EC50 117 mg/L,膨脹浮萍和舟形藻1.2 mg/L;糠蝦NOAEC 125 mg/L。蜜蜂LD50(經口和接觸)>100 μg/只。赤子愛勝蚓LC50(14 d)>1 000 mg/kg(土)。其他有益生物:家蠶NOEL>800 mg/kg a.i.(膠懸劑);豹蛛屬、雙線隱翅蟲、土鱉蟲、普通草蛉NOEL>5 000 g(10% WG)/hm2;LR50:煙蚜繭蜂>5 000 g,梨盲走螨>7 500 g(10% WG)/hm2。

(3)環境行為

在大鼠、山羊和雞中,14C標記約90%的藥劑通過尿液和糞便排出體外,主要是游離酸。調環酸鈣施用到植物上后最終被降解為天然產物。土壤DT50<1~4 d(20℃),Koc 82~307。

3 作用特點

(1)抑制營養生長,促進生殖生長,促進側芽生長和發根,使莖葉保持濃綠;

(2)控制開花時間,促進花芽分化,提高座果率;

(3)促進糖分和干物質的積累,促進果實轉色和提高耐儲性;

(4)能夠起到縮短植株節間,抗倒伏的效果;

(5)減少除草劑藥害,提高植株抗寒、抗旱和抗病害能力,最終達到增產和改良品質的目的。

4 登記情況

經中國農藥信息網查詢,截至2019年11月28日,已登記的調環酸鈣產品有4個,均為單劑。登記證持有人為安陽全豐生物科技有限公司和湖北移栽靈農業科技股份有限公司,主要用于調節水稻生長(表1)。


表1 調環酸鈣的登記情況

5 應用進展

5.1 水稻

水稻的倒伏與植株過高密切相關,植株過高,低位節間纖細,易發生倒伏。倒伏造成水稻嚴重減產,甚至顆粒無收,給水稻生產帶來嚴重影響。目前,常用的水稻抗倒伏劑有多效唑等,雖然多效唑能夠縮短株高,但是使用中存在殘留、藥害、減產等問題。新型植物生長延緩劑調環酸鈣在較低劑量下既能夠降低水稻株高,縮短植株節間長度,又可明顯增加穗實粒數,增產效果顯著,并且無殘留,很容易被土壤中的微生物降解為二氧化碳。

簡迎龍等研究發現在水稻拔節前7 d葉面噴施5%調環酸鈣泡騰顆粒劑,對控制株高、增強穗粒結構、提高病蟲害抗性以及產量有顯著效果,并且5%調環酸鈣泡騰顆粒劑效果優于多效唑(生物災害科學, 2017, 40(3): 209-212)

錢青秀等研究發現在水稻拔節初期施用15%調環?烯效唑水分散粒劑18.0~22.5 g/hm2能降低水稻株高8.9%~14.6%,增產6.1%~8.0%(現代農藥, 2015, 14(4): 8-11)。


王文玉等研究15%調環酸鈣對寒地水稻產量和品質的影響,試驗表明:施用15%調環酸鈣可以增加水稻穗長、穗粒數、千粒質量,降低一次枝梗數量,并且水稻產量隨調環酸鈣施用濃度增大而增大,其中施用15%調環酸鈣210 g/hm2的處理產量為8 203.05 kg/hm2,較對照(清水處理)產量提高了29.03%;施用15%調環酸鈣顯著提高了糙米率、精米率、整精米率及蛋白質含量,但外觀品質略有降低(大麥與谷類科學, 2019, 36(3): 11-17)。

5.2 小麥

郭世保等設置不同濃度梯度的5%調環酸鈣EA分別對小麥品種豫麥035和周麥22進行田間試驗,研究發現在小麥拔節前7~10 d施用5%調環酸鈣EA 40~160 g/畝,可矮化植株高度,降低節間長度、增加莖粗,提高光合速率、千粒重和增加產量,施用5%調環酸鈣EA 160 g/畝的產量最高,且對小麥安全,無藥害(貴州農業科學, 2016, 44(3): 23-26)。

陳華俊研究發現5%調環酸鈣泡騰顆粒劑對小麥控長和增產作用明顯(江蘇農業科學, 2016, 44(10): 143-146)。

郭世保等研究調環酸鈣對小麥生長的調控作用安全性,設置不同劑量10%調環酸鈣泡騰顆粒劑分別在息縣和鄲城縣兩地進行田間試驗。結果表明,在小麥拔節期前施用調環酸鈣10%泡騰顆粒劑150~1 500 g/hm2,可矮化植株高度,降低節間長度、增加莖粗,并能增加穗長、千粒重和提高產量,其中,施用10%調環酸鈣泡騰顆粒劑1 500 g/hm2處理的產量最高,在息縣和鄲城縣兩地產量分別達8 109.52 kg/hm2和8 709.52 kg/hm2,比對照分別增產13.92%和16.21%。且各用量10%調環酸鈣泡騰顆粒劑對小麥安全,無藥害產生(湖北農業科學, 2016, 55(7): 1706-1709)。

5.3 棉花

阿力木江?克來木等以棉花品種新陸早42號為試驗材料,研究不同濃度的調環酸鈣對棉花產量和品質的影響,發現適宜濃度的調環酸鈣在改善棉花生物量積累與分配及提升產量、改善品質上均有一定的調控作用,30 g/hm2調環酸鈣處理對籽棉產量提高最大,較不施用增加了11.83%(中國農業科技導報, 2019, 21(10): 39-46)。

5.4 大豆

余明龍等以大豆品種合豐50和墾豐16為試驗試材,探討外源調環酸鈣(EA)對復合鹽堿脅迫下大豆的緩解作用,試驗結果表明外源添加EA,可以提高植物抗氧化酶活性和葉綠素含量、降低MDA含量,從而保護細胞結構的完整、阻止光合速率的下降、促進幼苗生長,進而增強大豆幼苗耐鹽堿脅迫的能力,其中100 mg/L處理時效果最佳(中國油料作物學報, 2019, 41(5): 741-749)。

5.5 果樹

彭勇等以富士蘋果為試材,研究調環酸鈣/硝酸鈣協同控制采后蘋果苦痘病,試驗發現調環酸鈣/硝酸鈣協同處理的蘋果苦痘病發病率比對照低50%,并且可顯著提高蘋果外皮層中總鈣、水溶性鈣含量,此外,調環酸鈣協同硝酸鈣處理能夠顯著提高蘋果外皮層中ABTS自由基清除率、超氧化物歧化酶(SOD)活性,抑制組織丙二醛(MDA)含量的增加,可以有效避免果實受到鈣脅迫造成的氧化應激損傷(食品科學, 2019)。

劉艾英等過試驗初步證明,在葡萄開花前葉面噴霧調環酸鈣可以有效調控葡萄新梢的生長速度和長度,縮短節間距離,增加葉片數量和枝條粗度,5%調環酸鈣泡騰粒劑施用濃度以400~500 mg/L較為適宜,低于該濃度抑制效果不顯著,施用濃度高于600 mg/L時,部分葡萄品種會產生藥害現象(陜西農業科學, 2017, 63(8): 60-61; 65)。

王引等研究發現20%調環酸鈣懸浮劑500 mg/kg可顯著降低楊梅結果母枝的抽枝數量、新梢發生率,當年春季施用調環酸鈣可以有效抑制當年春梢的發生,達到控制枝條旺長的效果;葉面噴施400~500 mg/kg調環酸鈣可顯著增加楊梅當年春梢的葉片厚度,提高座果率;在果實品質方面,噴施調環酸鈣可增大楊梅果實重量,提高果實糖度,以500 mg/kg效果最佳(浙江柑橘, 2017, 34(4): 36-39)。

5.6 花卉

調環酸鈣噴施于菊花、甘藍、香石竹等觀賞植物,能夠誘導矮化作用,矮化效果大于50%,對葉和花芽無影響。

調環酸鈣還可以調節植物花色。湯寓涵等研究發現在芍藥展葉期至花蕾期應用1 g/L調環酸鈣連續噴施芍藥品種“魯紅”6次,能使“魯紅”從紫紅色轉變成粉紅色,將對芍藥切花生產具有重要的應用價值(揚州大學, 2018)。

近年來,調環酸鈣在我國應用研究方面相當活躍,相信不久將迎來嶄新的階段。調環酸鈣因其具有高效、低毒、無殘留等優點,隨著研究的不斷深入,相信將會逐步取代三唑類植物生長延緩劑,迎來更廣闊的市場前景。

參考文獻:

郭世保, 陳俊華, 王朝陽, 徐雪松, 錢凱. 5%調環酸鈣EA對小麥生長和光合作用的影響. 貴州農業科學, 2016, 44(3): 23-26; 42

陳俊華, 郭世保, 徐雪松, 王朝陽, 史洪中. 5%調環酸鈣泡騰顆粒劑對小麥的調控作用. 江蘇農業科學, 2016, 44(10): 143-146

簡迎龍, 王盛亮. 5%調環酸鈣泡騰顆粒劑調節水稻生長田間示范試驗報告. 生物災害科學, 2017, 40(3): 209-212

錢青秀, 張倩, 高飛, 譚偉明, 段留生, 李召虎. 15%調環?烯效唑WG的研制與水稻生長調節田間試驗. 現代農藥, 2015, 14(4): 8-11

王文玉, 鄭桂萍, 萬思宇, 陳立強, 趙海成, 赫臣, 康楷, 李紅宇, 呂艷東. 15%調環酸鈣對水稻產量與品質的影響. 大麥與谷類科學, 2019, 36(3): 11-17

莊文明, 李素華, 于南樹. 調環酸鈣的合成工藝研究進展. 廣州化工, 2017, 45(17): 1-2

王引, 陳方永, 倪海枝, 顏邦國. 調環酸鈣對東魁楊梅生長與結果的影響研究. 浙江柑橘, 2017, 34(4): 36-39

阿力木江?克來木, 趙強, 婁善偉, 占東霞, 努爾曼古麗?巴圖爾, 阿娜爾古麗?奧布力, 阿依古麗?艾米熱江. 調環酸鈣對棉花農藝性狀及產量形成的調控效應. 中國農業科技導報, 2019, 21(10): 39-46

王引, 陳方永, 倪海枝, 顏邦國. 調環酸鈣對東魁楊梅生長與結果的影響研究. 浙江柑橘, 2017, 34(4): 36-39

余明龍, 左官強, 李瑤, 鄭殿峰, 馮乃杰. 調環酸鈣對鹽堿脅迫下大豆幼苗光合特性和保護酶活性的調節作用. 中國油料作物學報, 2019, 41(5): 741-749

湯寓涵. 調環酸鈣和丁酰肼對芍藥花色影響的生理機制研究. 揚州大學, 2018

彭勇, 王君曉, 馬玉榮, 劉佩, 王慶國. 調環酸鈣協同硝酸鈣控制采后富士蘋果苦痘病. 食品科學, 2019

郭世保, 徐雪松, 王朝陽, 錢凱, 陳洛安, 李正陽. 調環酸鈣對小麥群體性狀和產量的調控作用. 湖北農業科學, 2016, 55(7): 1706-1709
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