CN110663688A - 水杨酸甲酯控释系统及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水杨酸甲酯控释系统及应用。所述控释系统包含水杨酸甲酯或水杨酸甲酯及其增效化合物，可有效延长水杨酸甲酯的田间释放时间，能够诱导水稻对一系列重要病虫害的抗性；将水杨酸甲酯与增效剂联用，可显著增强抗性反应。同时，本发明的控释系统可以激活水稻自体免疫系统而提高其抵抗病虫害的能力。本发明为农作物病虫害防治，特别是稻田病虫害防治提供了有效手段。
Description
技术领域
本发明涉及农作物病虫害防治领域，具体地说，涉及一种水杨酸甲酯控释系统及应用。
背景技术
水稻是世界范围内的重要粮食作物，保护该作物免受病虫危害是维系粮食产能确保粮食安全的重要环节。水稻有许多病虫害，而随着全球变暖，这些病虫害可能会增加。水稻上的害虫包括鳞翅目蛀茎害虫，如二化螟和三化螟，这类害虫都是世世代代在同一片田地里生存，不会迁飞到其它地块为害。此外还包括一些迁飞类的害虫，如稻纵卷叶螟、褐飞虱、白背飞虱等，他们会随着作物的播种及降水迁入为害。水稻上的病害主要包括稻瘟病、水稻纹枯病等，这些病害都是制约水稻生产的重要因素。而水稻的病虫害会严重影响水稻的产量。为了解决这一问题，通常采用喷洒杀虫剂和杀菌剂的方式。然而喷洒农药的方式不仅耗费人工，而且会引起病虫害的抗药性，造成环境污染，并能杀死天敌昆虫。害虫的抗药性比天敌产生的快，当杀虫剂的抗药性产生时，继续使用这些杀虫剂将会增加这些病虫害造成的危害。褐飞虱的抗药性就是一个非常典型的抗药性例证。
当植物受到病虫害的侵袭时，会产生不同的信号化合物，这些化合物可以刺激植物的防御反应，并在同一植物的其他部位和附近的其他植物中诱导抗性发生。这些反应包括产生消化酶抑制剂和对受侵染生物体具有拮抗作用的化合物。研究最多的信号化合物是茉莉酸甲酯/茉莉酸和水杨酸甲酯/水杨酸。茉莉酸甲酯(MeJA)价格昂贵，不太可能开发作为对农民有用的工具。水杨酸甲酯(MeSA)价格低廉，有潜力成为可以田间推广应用的产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种水杨酸甲酯控释系统及应用。
为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种用于防治农作物病虫害的组合物，有效成分为水杨酸甲酯和增效剂；所述增效剂选自茉莉酸甲酯、顺式茉莉酮、(Z)-3-己烯乙酸酯、(Z)-3-己烯醇、(Z)-3-己烯醛、(E)-2-己烯醛等中的至少一种，优选茉莉酸甲酯和/或顺式茉莉酮。
所述组合物中有效成分水杨酸甲酯与增效剂的重量比为1-9∶1，优选1-4∶1。
优选地，所述组合物中有效成分水杨酸甲酯和茉莉酸甲酯的重量比为4∶1或1∶1。
优选地，所述组合物中有效成分水杨酸甲酯和顺式茉莉酮的重量比为4∶1或1∶1。
第二方面，本发明提供一种水杨酸甲酯控释系统，所述控释系统为如下①或②：
①控释胶囊、控释袋或控释瓶：含有水杨酸甲酯或所述组合物的密封胶囊、密封袋或封口瓶；
②缓释颗粒剂；吸附有水杨酸甲酯或所述组合物的颗粒状惰性载体。
所述惰性载体可以是石蜡、微晶蜡、蜂蜡或蜡基质的橡胶颗粒等。
所述控释胶囊、控释袋或控释瓶的材料为可渗透的热塑性聚合物，选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、热塑性聚氨酯等中的至少一种，优选低密度聚乙烯。
优选地，所述控释胶囊的壁厚为0.05～2mm，优选0.8～1mm，更优选0.8mm。
第三方面，本发明提供所述组合物或所述控释系统的以下任一应用：
1)用于防治农作物病虫害；
2)用于农作物自体免疫激活。
优选地，所述农作物包括水稻。
所述病虫害包括：由褐飞虱、白背飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟或三化螟等害虫所致的虫害，以及稻瘟病、纹枯病(水稻纹枯病)等。
所述稻瘟病的病原菌可以是稻梨孢，所述纹枯病的病原菌可以是立枯丝核菌。
进一步地，水杨酸甲酯缓释胶管所含有的水杨酸甲酯或水杨酸甲酯及其增效剂的量可以是2.5-25克/根，使用量可以是2-20根/亩。
水杨酸甲酯控释系统田间应用时间是从移苗开始至移苗后1-15天内，放置的高度不高于水面1米，可以在田周边增加释放点，以加强效果。
借由上述技术方案，至少具有下列优点及有益效果：
(一)本发明首次提供水杨酸甲酯控释系统，可有效延长水杨酸甲酯的田间释放时间，能够诱导水稻对一系列重要病虫害的抗性；将水杨酸甲酯与增效剂联用，可显著增强抗性反应。
(二)本发明提供的含有水杨酸甲酯或水杨酸甲酯及其增效化合物的控释系统可以对褐飞虱、白背飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟和三化螟产生趋避作用，因此降低水稻上由这些害虫造成的为害。
(三)本发明提供的含有水杨酸甲酯或水杨酸甲酯及其增效化合物的控释系统可以激活水稻自体免疫系统，提高作物自体免疫能力，因此可以减少稻瘟病、水稻纹枯病等病害。
(四)本发明为农作物病虫害防治，特别是稻田病虫害防治提供了有效手段。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1水杨酸甲酯控释系统的研究
1、实验目的：提供一种实用的控释系统，供农民使用，该控释系统能在有效的一段时间内按一定速率释放水杨酸甲酯。
基本目标是每亩每年释放10～100克水杨酸甲酯。释放时间将超过30～60天。每亩10个释放点将是农民一般能接受的最大释放点。因此，最低的目标释放率可以计算为每个缓释系统每60天释放1克有效成分。
2、实验方法：
本实施例测试了一系列聚合物作为水杨酸甲酯的控释系统。测试的聚合物以及各聚合物作为控释载体的情况见表1。控释载体可以为由热封注塑成型的胶囊或胶管，用薄膜制成的袋子，或将蜡和聚醋酸乙烯酯(PVA)熔化，加入水杨酸甲酯，然后将混合物倒入冰块托盘中，使其凝固。
将控释系统暴露于室温下，用分析天平(精度0.1mg)称量控释系统的重量，每隔7天称量一次，连续21天测定候选控释系统的释放速率(表1)。
表1聚合物、缓释载体类型和基质作为潜在的水杨酸甲酯控释系统测试结果
上述控制释放系统中，2、4、8和9号有作为候选控释系统进行进一步测试的潜力。9号比2号、4号和8号不便于处理，而且价格更贵。综合考量，最终选择2号作为田间(稻田)试验的试验品。
实施例2水杨酸甲酯控释系统的研究
用2号控释装置进行了田间试验，选取病虫害发生情况相当的3个相邻田块作为田间试验地块，每个地块作为一个处理，3个处理位于3个相邻田块的中心位置，每个处理50米，3个处理施放量分别为每5米1个、2个和4个控释装置，每个处理的控释装置需放在同一条直线上。未经处理的稻田穿插在各处理田块之间，以避免处理之间相互影响。控释装置用扎带绑缚于竹竿上，高度为水面以上30cm。定植后一周进行处理。在处理45天后，对50个在处理行的谷堆进行测试，测试距离处理行0米、5米、10米、15米和20米处的褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、纹枯病、稻纵卷叶螟和二化螟的发生情况。实验结果见表2。
表2处理后45天褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、纹枯病、稻纵卷叶螟和二化螟的平均发生情况
从表2可以看出，褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、纹枯病、二化螟、稻纵卷叶螟的数量呈明显下降趋势，尤其在每5米用4个控释装置处理的行附近。从实验数据可以看出最高的施用量(每5米4个控释装置)对处理过的行两侧15米的距离仍有影响，该用量大约为每亩20个控释系统，每亩每天约1.0克的释放速率。在同一地区，每行5米2个和1个控释系统分别为每亩日释放量为0.5克和0.25克。
实施例3水杨酸甲酯控释系统的研究
在浙江某地稻田选用2号控释系统进行了第二次试验，处理地块为5块15亩的水稻田，控释系统的释放密度为每亩10.7个。在每块田块的边缘插20个控释系统组合，控释系统组合之间间距5米，每个控释系统2个控释装置，控释装置绑在竹竿上(处理1)。在每块田块的中央，布置20个控释系统组合，每个控释系统4个控释装置，控释装置绑在竹竿上(处理2)。设置未使用水杨酸甲酯控释系统的常规化学防治的田块作为对照。分别测定100座谷堆在不同处理方式下对褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、水稻纹枯病、稻纵卷叶螟和二化螟的影响，采样位置为中部和边缘的中间位置，每个位置采集两行。在两个处理区的周围取100株水稻作为对照(对照1和对照2)。实验结果见表3。
表3处理后45天褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、水稻纹枯病、稻纵卷叶螟和二化螟危害的情况
本实验中使用的控释装置的理论释放率约为0.5克/亩/天，释放时间约为100天。然而，田间温度(约28℃)要高于此前做释放速率试验的室温。预测实际的释放速率约为1.8～2克/亩/天，田间寿命约为30天。
结果表明，处理对褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、水稻纹枯病、二化螟和稻纵卷叶螟的防治效果与常规化学防治效果基本一致。水杨酸甲酯处理比传统的化学防治处理更省力，而且不太可能杀死天敌昆虫，也不会引起杀虫剂或杀菌剂的抗药性。
本实验中，每个控释装置内含5克水杨酸甲酯，平均每亩10.7个控释装置。水杨酸甲酯是一种挥发性化合物，容易在空气中传播。实际应用时，可以使用容积更大、释放率相应更高的控释装置。例如，含有25克水杨酸甲酯的控释装置，以每亩2克的用量施用，其效果与本实验所用的控释装置相同。
实施例4水杨酸甲酯控释系统的研究
在浙江某地稻田选用2号控释系统进行了第三次试验，处理地块为5块15亩的水稻田，控释系统的释放密度为每亩21.4个。在每块田块的边缘插20个控释系统组合，控释系统组合之间间距5米，每个控释系统4个控释装置，控释装置绑在竹竿上(处理1)。在每块田块的中央，布置20个控释系统组合，每个控释系统8个控释装置，控释装置绑在竹竿上(处理2)。设置未使用水杨酸甲酯控释系统的常规化学防治的田块作为对照。分别测定100座谷堆在不同处理方式下对褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、水稻纹枯病、稻纵卷叶螟和二化螟的影响，采样位置为中部和边缘的中间位置，每个位置采集两行。在两个处理区的周围取100株水稻作为对照(对照1和对照2)。实验结果见表4。
表4处理后45天褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、水稻纹枯病、稻纵卷叶螟和二化螟危害的情况
本实验预测的释放量是前一次试验的两倍，即每亩每天3.6～4.0克。实验结果表明，每亩21.4×5克的分配器是有效的，但可能并不比表3的处理更有效。
实施例5水杨酸甲酯控释系统的研究
第四个田间试验的控释系统为2号装置，控释装置内含有水杨酸甲酯和一系列潜在的增效剂化合物，每5米放置2个控释装置，布置在一行，且行长度50米，测试在稻田中心的一条直线上控释系统的效果。处理田块之间用未处理的稻田隔开，避免处理之间的相互影响。用扎带将控释装置绑在竹竿上，布置于水面以上30厘米处。水稻定植后一周进行处理。处理45天后，在距处理线10米的50座谷堆上，测定了处理对褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、稻纵卷叶螟和二化螟发生情况的影响。测量中心行两边各取10米样本的平均值。实验结果见表5。
表5处理后45天褐飞虱、白背飞虱、稻瘟病、水稻纹枯病、稻纵卷叶螟和二化螟危害的情况
注：所有的控释装置包含5克化合物。
在水杨酸甲酯中添加潜在增效剂化合物对抑制褐飞虱、白背飞虱有一定的增效作用，其中茉莉酸甲酯和顺式茉莉酮对抑制稻瘟病有一定的增效作用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.用于防治农作物病虫害的组合物，其特征在于，有效成分为水杨酸甲酯和增效剂；所述增效剂选自茉莉酸甲酯、顺式茉莉酮、(Z)-3-己烯乙酸酯、(Z)-3-己烯醇、(Z)-3-己烯醛、(E)-2-己烯醛中的至少一种，优选茉莉酸甲酯和/或顺式茉莉酮。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，水杨酸甲酯与增效剂的重量比为1-9∶1，优选1-4∶1。
3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，有效成分为水杨酸甲酯和茉莉酸甲酯，二者重量比为4∶1或1∶1；或者，
有效成分为水杨酸甲酯和顺式茉莉酮，二者重量比为4∶1或1∶1。
4.水杨酸甲酯控释系统，其特征在于，所述控释系统为如下①或②：
①控释胶囊、控释袋或控释瓶：含有水杨酸甲酯或权利要求1-3任一项所述组合物的密封胶囊、密封袋或封口瓶；
②缓释颗粒剂；吸附有水杨酸甲酯或权利要求1-3任一项所述组合物的颗粒状惰性载体。
5.根据权利要求4所述的控释系统，其特征在于，所述惰性载体为石蜡、微晶蜡、蜂蜡或蜡基质的橡胶颗粒。
6.根据权利要求4所述的控释系统，其特征在于，所述控释胶囊、控释袋或控释瓶的材料为可渗透的热塑性聚合物，选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、热塑性聚氨酯中的至少一种，优选低密度聚乙烯。
7.根据权利要求6所述的控释系统，其特征在于，所述控释胶囊的壁厚为0.05～2mm，优选0.8～1mm，更优选0.8mm。
8.权利要求1-3任一项所述组合物或权利要求4-7任一项所述控释系统的以下任一应用：
1)用于防治农作物病虫害；
2)用于农作物自体免疫激活。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述农作物包括水稻。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述病虫害包括：由褐飞虱、白背飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟或三化螟所致虫害，以及稻瘟病、纹枯病。
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