CN1335073A - 一种植物源生态农药及其配制工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植物源生态农药及其配制工艺,是一种从高寒地区野生针叶林等多种植物中提取的至少含有四环三萜、氨基寡糖素、芳香油、异戊二烯等植物活化剂的生态农药,它同时能激发植物产生系统获得性抗性,诱导植物内部的免疫机制,起到抗病、防病的目的,具有施用剂量低、易于降解、无明显残留、成本低廉、使用方便、储存稳定、应用范围广等特点,该农药对于棉枯萎病与黄萎病具有特别显著的抑制作用。

Description

一种植物源生态农药及其配制工艺

(一)技术领域

本发明涉及一种植物源生态农药，是从高寒地区野生针叶林等多种植物中提取的至少含有四环三萜、氨基寡糖素、芳香油、异戊二烯等植物活化剂的生态农药，它同时能激发植物产生系统获得性抗性，诱导植物内部的免疫机制，起到抗病、防病的目的，具有施用剂量低、易于降解、无明显残留、成本低廉、使用方便、储存稳定、应用范围广等特点，该农药对于棉枯萎病与黄萎病具有特别显著的抑制作用。

1962-1992年，全世界农作物的产量提高了3倍，基本上解决了世界55亿人口的饥饿问题。农药、生物技术及农业改革拯救了人类。2035年，世界人口将达85亿的峰值，若不将农作物的产量再提高两倍，世界上仍然复盖地球陆地面积1/3的原始森林和草地将开垦为农田生产食物，为了保护地球，保证人类食物供应，农药、杂交种和化肥将来仍然要承担重大责任。

但是，当今农药的研究开发与生产应用等的选择方向正面临挑战。不管官方还是公众对控制全球化合物的生物积聚的呼吁越来越强烈。使用农药化合物所引起的积聚使得世界处于“全球蒸馏”的状态，因此这类农药现在都禁止使用。不过，一些经济快速增长的国家至今仍在使用许多工业化国家已取缔的化合物(如DDT还在用于控制疟疾)。

欧洲经济委员会正在就取缔目前使用的15种化合物进行谈判，新制订的法规(包括1996年的食品质量管理条例，劳动者保护标准，农药再登记规定)将限制传统化学农药的使用。全球待决的农药禁令以及农药价格面临的压力都将给生物源农药的发展提供机会。

随着害虫对农药抗性的日益增大，最好的解决方法是开发和使用生物源农药，而且生物技术的发展也极大的推动了生物源农药的发展。

生物源农药的概念和特点

生物源农药是从一种从动物、植物、细菌和某些矿物中衍生而来的天然源农药根据USEPA分类，生物源农药分为三大类：

(1)微生物源农药：以微生物(如：细菌、菌类、病毒或原生动物)为活性成分的农药，这类农药可以杀死多种害虫。例如：有些真菌可以控制杂草，另外一些真菌可以控制蟑螂，一些细菌可以控制植物疾病。目前应用最广泛的微生物源农药是Bacillus thuringiensis(Bt)，可以控制卷心菜、马铃薯及其他作物等的害虫。

(2)植物农药或转基因植物农药：是将基因植入植物体内的农药。如：科学家从Bt杀虫蛋白中提取基因，再植入植物体内使植物具有杀死害虫的活性。

(3)生物化学农药：是以非毒性机理控制害虫的天然源物质，包括：信息素、荷尔蒙、植物生长调节剂、排斥剂及酶。

本发明即属此技术领域。

生物源农药较之化学农药的优点在于：

(1)比传统农药具有更低的哺乳毒性。

(2)仅对靶标害虫有效，而传统杀虫剂具有广谱活性，会影响有机体如鸟类和昆虫以及哺乳动物。

(3)用量小，分解快从而避免了环境污染。

(4)作为IPM的组成部分，生物源农药的使用将会使传统农药的用量减少，而作物的产率却仍然保持很高。

由于使用生物源农药所带来的风险较传统农药低，所以生物源农药日益受到重视，EPA在进行农药登记时对生物源农药必须提交的数据要求较传统农药要少一些。1998年初到1999年末登记注册的生物源农药为25个，到1999年末为止，美国已有187种生物源农药的活性成分约700个产品登记注册。

1995年世界农药市场份额为290亿美元，其中生物源农药为3.8亿美元，据估计在今后的10年内生物源农药将以每年10-15％的速度增长，而化学农药的年增长速度为2％。生物源农药具有良好的环境相容性，而在注重环境质量的现在将更有助于生物源农药的登记以及被公众接受。尽管在不久的将来，生物源农药还不能完全取代化学农药，但随着生物技术的发展、新的Bt毒素的发现以及对化学农药日益严格的登记要求，生物源农药将会具有更广阔的应用前景。而以植物免疫抗逆诱导剂的使用为核心的植物保护体系，非常适合应用于绿色食品生产，尤其是在加入世贸组织之后，对改善农产品品质，提高国际竞争力，具有重要意义。

(二)背景技术

1962年，美国女作家Rackel carson出版“寂静的春天”一书，该书称农药杀害野生动物，危害儿童健康，污染表土，引起第一世界国家高度关注。迫于安全、生态和环境方面的压力，各国政府都制定了一系列严厉的法规，对农药的生产与应用做了许多限制。随后，一批高毒、高残留的农药如有机氯、有机砷、有机汞等被禁用。农药无论在原药、剂型和应用技术上都在发生变化，这些变化包括：提高原药固有的活性及其使用效率和效果，降低农药用量，提高农药对人、动物和作物的安全性，改善与环境的相容性，减少对非靶标生物和生态环境的负面影响等。

虽然农药受到了责难，但是农药的贡献是举世公认的，农业革命需要农药，化学农药的作用无法替代。七十年代后，农药科研与生产仍然吸引了大批公司。拟除虫菊酯类化合物中第一个商品化的品种是1949年进入市场的丙烯菊酯。七十年末到八十年初，一批具有重大市场影响力的拟除虫菊酯类化合物陆续出现，如氯氰菊酯、溴氰菊酯、氰戊菊酯等，成为杀虫剂的第三个重要类型。同时新型的生物源农药苏云金杆菌也进入杀虫剂市场。

由于组合化学、高通量筛选、生物技术、生物信息学、机器人自动化技术、基因组学的相继出现，它们对新农药的研究开发正在进行一场全面的高技术革命。

80年代以后新研究开发的农药新品种通常生物活性高而且可靠，选择性好，作用方式独特，内吸性强，持效期适度，作物耐受性好，病害抗性产生的机率低，对有益生物低毒，易于降解，土壤中移动性低，在食品和饲料中无或无明显残留，施用剂量低，对使用者急性毒性低，积蓄毒性低，包装安全，使用方便，储存稳定，应用范围广，具有竞争力。

近年来，已经开发或正在开发的农药品种有196个，其中除草剂67个，杀菌剂59个，杀虫剂和杀螨剂52个，其它18个。196个品种中，化学合成农药159个，生物源农药37个(AGROW报告)。大部分新化合物含有杂环、稠杂环、氟原子，其中以含吡啶、吡唑、吡咯、嘧啶、三唑、三唑啉酮、四唑啉酮、恶唑等环系的化合物最为引人注目。也有另外一些结构新颖的化合物显示出很好的生物活性。

目前，生物源农药的研究开发得到重视。生物源农药对人畜相对安全，较少环境污染，病害抗性发展较缓慢，受到农药科学家的重视。一些物质曾作为先导化合物，经过结构优化后开发成优秀的农药品种，不少从矿物、植物、动物和细菌中获得的生物源农药已经成为广泛应用的农药品种。目前全世界应用的生物源农药品种约30种，仅Bt制剂一个品种的年销售额就达9.84亿美元，我国开发的并岗霉素至今仍然是防治水稻纹枯病的优秀农药品种。

对21世纪农药研究开发的趋势预测研究表明：作用机制独特的农药品种将是研究开发的热点之一，如昆虫生长调节剂、植物生长调节剂、信息素、天然植物农药、微生物农药、生物学防治剂等。汽巴-嘉基公司第一个商品化的植物活化剂“Bion”，与以往任何内吸性杀菌剂的作用机制都不相同，它本身并无杀菌活性，但它能激发植物产生系统获得性抗性(Systemic AcquiredResistance SAR)，诱导植物内部的免疫机制，起到抗病、防病的目的。“Bion”的出现，为人们提供了一种新的作物病害防治手段和植保策略，不但对化学农药的研究开发和农业生产产生深远的影响，而且还将推动植物免疫学的基础研究。

野生植物很少暴发严重病害，在恶劣条件下能够顽强地生存和生长，说明植物本身具有很强的抗逆境能力。研究早已发现，植物在遇到病菌后，自身可以合成植保素和各种抗菌蛋白；植物为预防和抵抗昆虫的噬咬，它可以产生凝集素、蛋白酶抑制剂、淀粉酶抑制剂等；植物为抵抗非生物逆境，它具有活性氧清除系统，并能形成逆境蛋白，它们能够预防、减轻或修复逆境对植物细胞的伤害。遗憾的是，由于人类对农作物进行长期选育和保护性栽培，使得农作物的许多抗逆机制渐渐削弱或休眠，抵抗病害的能力不断下降。

植物的抗逆性即表现为形态上的适应，也表现为生理上的抗性。这种生理抗性的形成涉及到一系列的信号传递，从植物的一个部位传递到植物的其它部位乃至整个植株。例如，昆虫叮咬一个叶片之后，植株整体都会产生抗虫物质。这种信息的传递甚至可以发生在一株植物和另一株植物之间。如一株植物在受到病菌侵染之后，可以生产一种叫水杨酸甲酯的挥发性信号物质，传递到其它植株从而引起其它植株的抗逆反应。

既然植物的抗逆反应客观存在，而且依赖于某些化学物质的介导，如果人类能够提取、合成并使用这些信号物质，就能够主动地诱导植物的抗逆反应。

植物的抗逆性，包括对生物、物理和化学逆境的适应具有一致性。也就是说，它们可以被同样的一些物质诱导产生，这种现象称为植物抗逆性的“交叉反应”。譬如，如果对植物进行低温锻炼，一段时间之后植物不但可以获得抗低温的特性，而且对病害、盐碱甚至对干旱的抗性也有所增强。

植物抗逆性的一致性主要有下列几个方面：

首先，逆境对植物造成的后果具有一致性。因为各种逆境都会对植物造成正常代谢机能的破坏，产生活性氧的积累，破坏膜结构，以至代谢紊乱。

其次，逆境蛋白具有一致性。逆境蛋白是植物处于逆境时产生的特异性蛋白质，它们可以修复或消除受到破坏的蛋白质，从而减轻植物生理功能所受到的损伤，恢复其功能。这种功能对于各种逆境都具有抵抗效果。

第三，逆境信号具有交叉性。一些与抗逆有关的生长调节物质，如茉莉酸、水杨酸、脱落酸、乙烯等，在各种抗逆性形成中都发挥着作用。

分子生物学的深入研究也证明，在植物抗性基因表达的诱导过程中，各种抗逆基因的启动均具有相似特性，可以被同一个逆境因素所诱导活化。譬如，脱落酸可以诱导大多数逆境蛋白基因的表达。这些事实表明，利用某种特定的逆境信号物质处理植物，有可能使植物获得广泛的抗性。

以上论述就是植物抗逆化学诱导的理论基础：首先，植物具有完备的抗逆机制；其次，这种机制可以通过化学因子诱导；最后，某一种化学诱导剂可以同时活化植物的多种抗逆基因，产生对各种逆境的广泛抗性。

植物化学抗逆诱导就是利用化学物质来激活植物自身的抗逆反应系统，使植物增强抗逆能力，以减少病害发生的可能性，本发明公开的植物源生态农药便是这样一类化学物质。其指导思想是“培源固本，标本兼治”。这就不难解释本发明公开的植物源生态农药在抗“棉枯萎病”的同时，还具有抗病害、旱涝、盐碱等多种效应，而且在小剂量下便起到显著作用。

使用植物源生态农药具有合理性、有效性、经济性和环保性等特点。本发明公开的植物源生态农药的化学结构主要为植物的天然抗逆信号物质，属于生物可降解物质，无残留，无毒害，使用量小，又减少了其它农药的使用，可以提高产品的安全性，减少环境污染。

(三)发明内容

本发明直接目的是想从长在生态环境最差地区生命活力又最旺盛的植物中，寻找一种极有生命活力的高效植物调节剂，生产出可降解，无残留，无毒害，高效安全的植物源生态农药，而这种制剂对于棉枯萎病与黄萎病的特别显著的抑制作用是在广泛试验其功能的实践中意外发现的。

棉枯萎病和棉黄萎病，原产于美国，本世纪30年代随棉种进入我国。此二病最早在南通农学院发现，后来传到上海、南京等地的大部分棉花产区，造成的后患一直延续至今，成为我国棉花种植史上最重要的病害。仅就1982年的统计，我国16个省628个县发生这两种病害的棉田面积达1482万公顷，其中208万公顷棉花绝收。

棉枯萎病与黄萎病都是棉花的系统性侵染病害。病菌以菌丝体、分生孢子等在土中或种子上越冬。第二年环境适宜时由根部侵入危害，病菌由种子、土壤、水流、人畜及农具传播。

棉花枯萎病与黄萎病在棉花苗期便开始发作，症状先是叶片皱缩、叶色变深、节间缩短、株形畸小，继而叶片开始脱落，直至脱光，造成死苗。六、七月间棉花现蕾期发病率最高，症状与苗期大致相同，有时枯萎病与黄萎病同在一株发作，十分猖獗。

目前，国内外植保界只知道棉枯萎病祸首是镰刀菌，棉黄萎病元凶是轮枝菌，但一直没找到对付这两种顽强害菌的有效办法。国内防治措施大体为：

1.实施植物检疫制度，建立无病苗种田和保种基地，以及严格调运种子的管理措施，从种源上防止带病种子的传播。

2.选育抗病品种，利用品种内个体之间的免疫差异性，强化棉花自身抗病能力。

3.用药液进行播前种子处理——用二硝散液热浸；用“三开兑一凉”的温水浸泡；用硫酸脱绒后，再用“402”抗菌剂液温浸；用40％多菌灵胶悬剂浸种等。

4.防止扩散，加强病区控制，对病区种子实行分收、分藏、分售、分轧。同时，对病株落叶随时深埋或焚化，防止病土转移等。

5.轮作，与水稻轮作三年以上是较好的办法。轮作同时增施钾肥效果更好。

6.土壤消毒，发现病株，随时拔除，然后用氯化苦、浓氨水对周围土壤进行消毒，这一方法适合苗期。

7.选择无病田块做苗床。育苗后移植到大田里。

8.发病田禁止与马铃薯、豆类、瓜类、茄果类等轮作，以避免扩大传播途径。

国际上，植棉大国只有罗马尼亚与印度两国，都属于科技不发达或科技发展不平衡国家，其余国家如美国、法国、德国、意大利等国，除利用转基因技术培育脱毒种子或用激光照射技术诱变种子，使其增强免疫能力外，与我国防治手段也无太大区别。对付镰刀菌与轮枝菌的有效药剂还未见报道。

本发明公开的植物源生态农药，是从高寒地区野生针叶林等多种植物中提取的四环三萜、氨基寡糖素、芳香油等活性物质研制成功的植物调节剂，其中改进乳化的新剂型，添加特别催化成分，制成高浓度制剂。经连续三年实验证明：每亩施用15-17克，即可使棉萎病从44.7％降至11.2％(三年均值)。每亩施用10克，棉萎病下降40-60％；棉花增产2.7-8.6％；棉纤维质量由二级提高到一级；种子产出率提高1.83％；纤维拉力提高0.3-0.4克/厘米；棉纤维长度增加1.4-3.0mm；种子含油量提高0.83％。是目前唯一被证实的极为有效的棉花抗萎剂，也是被多种农作物证实的广谱性高效植物调节剂。

经过多年试验和大面积示范推广表明：这种生物农药效果好，具有一药多功能、省力、省时、省药剂特点，对除治棉铃虫、菜心病、红蜘蛛、蚜虫等农作物病虫害效果明显，高温季节喷洒对人身体无害。

所以，特公开这种植物源生态农药及其配制工艺，申请发明专利。

配方成份：

野生松针    400-900g

苦楝木屑    200-400g

藿香        120-240g

百部        100-200g

石菖蒲      60-80g

异戊二烯    50-100g

磷酸氢二钠  40-60g

配制工艺：

将野生松针、藿香、石菖蒲、百部过筛，干燥，洗净，磨粉后与苦楝木屑混匀，加入异戊二烯、磷酸氢二钠混合后，以75％酒精作夹带剂作超临界流体萃取得萃取液，再减压回收酒精后，将提取物装入容器即得植物源生态农药悬浮剂。经冷冻干燥处理即得植物源生态农药可湿性粉剂。

(四)具体实施：

植物源生态农药剂型有可湿性粉剂和悬浮剂两种，它是新一代高效、广谱、免疫诱导性杀菌杀虫的生化农药。机理独特，同时能防治真菌性、细菌性和病毒性及病虫病害，不易产生抗药性，对人畜低素养安全、不污染、无残留、无公害。广泛适用于蔬菜、果树、香蕉、葡萄、瓜类、花生、油菜、烟草、茶、棉花，以及粮食作物等，防治疫病，枯萎病，黄萎病，黄化病，病毒病有特效。

植物源生态农药有效成份为四环三萜、氨基寡糖素、芳香油等类生物活性物质，它主要通过对植物细胞的作用，既能诱导植物体产生抗病因子，在短时间内产生抗病物质，溶解真菌，细菌等病原体细胞壁，干扰病毒RNA的合成，达到防治病害的目的，又能活化植物细胞，调节和促进植物生长，提高抗逆力，增产质优，具有药肥双效的特殊生物学功能。

产品特点：

1、增产效果显著：一般粮食作物增产8-20％，油料增产20-30％，蔬菜增产10-40％，果树增产10-30％，投入产出比为1∶10-100左右。是发展高产、优质、高效农业的高科技产品。

2、提高作物品质：使用植物源生态农药后，粮食作物籽粒饱满，千粒重增加；果品色泽鲜艳，个大匀称，含糖量增加；蔬菜等其它作物的外观形状和内在品质都有显著改善。

3、防病抗病：植物源生态农药通过均衡的营养来培育健壮植株，增强作物生长发育的内在活力和抗病性。对作物因营养失调而引起的各种生理性病害有显著的防治效果，对其它侵染性病害也有很好的预防作用。

4、抗逆减灾：植物源生态农药具有提高光合作用、延缓植株衰老、增强生长活力的独特功效，对各种自然灾害引起的弱苗、残株、病株等有良好的恢复功能，是抵御各种自然灾害、灾后生产自救的优良制剂。

5、减少化肥农药用量：植物源生态农药能有效提高氮、磷、钾肥料的吸收利用率，减少常规肥料和农药用量，降低生产成本，防止环境污染，提高经济效益，有利于生和无公害的绿色食品。

6、无毒无害，不污染环境：植物源生态农药无毒副作用，对人畜安全，长期使用不污染环境，是发展绿色无公害农业的高科技产品。

(1)适用作物及防治对象：

棉花枯萎病、黄萎病、炭疽病、角斑病

水稻、小麦稻瘟病、纹枯病、白叶枯病、恶苗病、根腐病、颖枯病、赤霉病、锈病

十字花科蔬菜猝倒病、立枯病、根腐病、锈病、软腐病、菌核病、病毒病、霜霉病

瓜类(西甜瓜、黄瓜)病毒病、疫病、枯萎病、炭疽病、叶斑病、霜霉病、蔓枯病

花生、芝麻青枯病、锈病、叶斑病、茎枯病

姜、葱、蒜姜瘟、炭疽病、叶枯病

油菜病毒病、菌核病、霜霉病

三七、人参疫病、根腐病、枯萎病、炭疽病、锈病、叶斑病、霜霉病

香蕉病毒病、炭疽病、叶斑病、茎腐病、黑星病

葡萄黑痘病、炭疽病、霜霉病、白腐病

苹果、梨轮纹病、斑点落叶病、腐烂病、锈病

猕猴桃根腐病、溃疡病、炭疽病、叶斑病

烟草花叶病毒病、青枯病、炭疽病、赤星病

(2)使用方法

1、浸种：播种前，稀释4000-5000倍数，浸种6小时。

2、灌根：发病初期，稀释3000-4000倍数，根部灌浇1-2次。

3、叶面喷施：在作物发病初期稀释6000-8000倍(5-10ml/亩，60kg水)喷雾，每间隔7-10天一次，连用2-3次。

4、在作物发病前期，或幼苗期早用药，可达到事半功倍的效果。

5、混配增收：与保护性、治疗性杀菌剂等农药混配使用有理想的增效作用。

实施例一：

(1)、棉花枯黄萎病防治效果：根据辽宁省阜新市初步试验结果表明：用量20克/667平方米对棉花枯萎病防效为100％，15克/667平方米，防效64.7％，10克/667平方米，防效52.9％。对棉花黄萎病，用量20克/667平方米，防效为100％，15克/667平方米防效37.5％，10克/667平方米防效18.8％。结论指出：植物调节剂防棉花黄、枯萎病有效果，随用量加大，防效提高，每亩用量15克较为理想，可大面积示范，如效果稳定，可在生产上推广应用，以控制棉花黄枯萎病的危害。

实施例二：植物源生态农药防治棉花枯萎病试验

1、试验目的：验证植物源生态农药防治棉花枯萎病效果

2、材料方法：

2. 1供试药剂：

3％植物源生态农药水剂

15％消病灵水剂(浙江台州菲尔达化工有限公司)

25％使百克乳油(江苏辉丰集团公司)

萎必克叶肥(河南郑州新农生物化学有限公司)

2. 2试验概况

试验作物：棉花(A-92)：防治对象：棉花枯萎病；试验田选在黄滩镇三八村一发病田块，试验中所有小区的栽培条件均匀一致。

2. 3试验设置

试验设7个处理，分别为(1)3％植物源生态农药水剂5000倍；(2)3％植物源生态农药水剂4000倍；(3)3％植物源生态农药水剂3000倍；(4)15％消病灵水剂500倍；(5)25％使百克乳油1500倍；(6)萎必克叶肥；(7)清水对照。随机排列，4次重复，小区面积50平方米，6月16日对棉花进行喷雾、灌根。

2. 4调查方法

在施药前及施药后7、14天每小区调查100株病情指数。

3、结果与分析

由表可知：药后14天，3％植物源生态农药水剂3000倍防治棉花枯萎病效果最好，达70.6％；25％使百克乳油1500倍次之，为68.1％；15％消病灵水剂500倍的防效为62.5％；3％植物源生态农药5000倍、4000倍和萎必克600倍的防效分别为51％、51.8％.47.8％，明显偏低。

3％植物源生态农药防治棉花枯萎病效果表

处理号	药前病指	药后7天		药后14天
						病指	防效％	病指	防效％
		1	22.61	11.58	38.7					7.50	51.0
2	21.86					11.10	41.2	7.38	51.0
		3	19.54	8.23	56.4					4.50	70.6
4	20.32					9.54	49.5	5.75	62.5
		5	18.71	8.45	55.3					4.88	68.1
6	19.67					11.87	37.2	8.00	47.8
		7(CK)	22.43	18.89						15.32

4、小结：3％植物源生态农药水剂3000倍防治棉花枯萎病效果较好，而其5000倍、4000倍液防效较差。因此推广使用时，应在4000倍左右为宜。

Claims (2)

1、一种植物源生态农药，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的至少含有四环三萜、氨基寡糖素、芳香油、异戊二烯等植物活化剂的生态农药：

野生松针    400-900g

苦楝木屑    200-400g

藿香        120-240g

百部        100-200g

石菖蒲      60-80g

异戊二烯    50-100g

磷酸氢二钠  40-60g

2、根据权利要求1所述的植物源生态农药制备方法，其特征在于：

(1)将野生松针、藿香、石菖蒲、百部过筛，干燥，洗净，磨粉后与苦楝木屑混匀，加入异戊二烯、磷酸氢二钠混合后，以75％酒精作夹带剂作超临界流体萃取得萃取液，再减压回收酒精后，将提取物装入容器即得植物源生态农药悬浮剂。

(2)将植物源生态农药悬浮剂经冷冻干燥处理后，即得植物源生态农药可湿性粉剂