那曉磊，Haytham Shbaita，朱春雨，孟祥杰，Claude Beigel ，Peter Dohmen

（1.巴斯夫（中國）有限公司，上海 中國；2.巴斯夫新加坡公司，新加坡；3.巴斯夫歐洲公司，林布爾格霍夫 德國）

吡唑醚菌酯是巴斯夫公司開發(fā)的一種高效的，并全球廣泛應(yīng)用的甲氧基丙烯酸酯類（QoI類）殺菌劑，通過抑制線粒體呼吸作用，使線粒體不能產(chǎn)生和提供細胞正常代謝所需要的能量而導(dǎo)致真菌細胞死亡。其具有較高的殺菌活性，兼具預(yù)防、治療等性能，對子囊菌類、擔(dān)子菌類、半知菌類及卵菌類等多種植物病原菌都具有較高的生物活性，也是全球第1個以“植物健康作用”登記的殺菌劑，該藥劑作用機理獨特，保健增產(chǎn)效果明顯，目前全球已經(jīng)在許多國家登記推廣使用［1］。自2015年6月吡唑醚菌酯原藥在中國的專利到期后，該產(chǎn)品已經(jīng)成為國內(nèi)企業(yè)登記的熱點［2，3］。

但由于吡唑醚菌酯化合物本身特性對魚類等水生生物毒性較高［4］，直接施用含吡唑醚菌酯的常規(guī)劑型制劑對水田生態(tài)系統(tǒng)具有較高的風(fēng)險，因此，目前在中國登記的吡唑醚菌酯產(chǎn)品主要集中登記用于蔬菜，水果，小麥和玉米等旱地作物，巴斯夫公司的9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑是唯一一個通過對水田生物風(fēng)險評估而獲得正式登記的吡唑醚菌酯制劑。本文對9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑的技術(shù)特點和環(huán)境風(fēng)險評估的簡要分析如下。

1 微囊懸浮劑技術(shù)

1.1 研發(fā)背景 雖然吡唑醚菌酯是一種高效的殺菌劑，但同時對水生生物也表現(xiàn)出一定的毒性，尤其是對魚類的毒性。因此，巴斯夫公司從未將吡唑醚菌酯的常規(guī)劑型登記用于水稻田使用。但隨著對水稻田高效殺菌劑需求的日漸增長，巴斯夫公司致力于開發(fā)一種既可以高效的防治水稻病害，又對水生生物安全的吡唑醚菌酯產(chǎn)品。

為了實現(xiàn)這一點，巴斯夫公司提出了微囊懸浮劑概念。但這項技術(shù)的難點在于如何對微膠囊眾多參數(shù)進行設(shè)置和變化使其達到降低毒性的目的（例如：厚的微膠囊壁可以使微膠囊更加穩(wěn)定，從而保護水生生物體不受活性成分的影響），但這種設(shè)置和變化經(jīng)常會降低其功效和作物對其的利用率。因此，這類劑型的產(chǎn)品通常在表現(xiàn)出較高防效的同時，其對水生生物毒性也會隨之升高。為了克服這一難點，巴斯夫公司對此進行了大量的配方研究和測試，最終獲得了最適合的微囊懸浮劑型配方，使其在有較高防效的同時，大大降低了其對水生生物的毒性。

1.2 微囊懸浮技術(shù)劑型配方篩選 在微囊懸浮技術(shù)中可改變的參數(shù)有很多，大致集中在微膠囊壁的材料、厚度和微膠囊內(nèi)部和外部的液體組成中。而不同的參數(shù)設(shè)置導(dǎo)致了大量的配方需要進行測試，并且由于微膠囊壁與內(nèi)部和外部液體之間復(fù)雜的相互作用，不可能單一的從各個組分的含量去預(yù)測該配方對生物防效和降低水生生物毒性效果的影響。這需要對理論和應(yīng)用的配方技術(shù)有非常深入的了解，并且需要對微囊懸浮技術(shù)配方中每個參數(shù)進行大量的測試以確定其生物防效及其對水生生物的毒性潛力。

1.3 巴斯夫吡唑醚菌酯微囊懸浮劑作用機理9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑（稻清?）配方中使用的專利微膠囊技術(shù)可確保霧滴在水稻葉片上蒸發(fā)后可以迅速釋放，對病害產(chǎn)生最佳的預(yù)防和防治效果；而少量落入稻田水中的微膠囊將保持完整并迅速沉入底泥，從而減少其對水生生物尤其是魚類的暴露；而沉入到底泥中的微膠囊中的吡唑醚菌酯隨著時間緩慢釋放，因此在沉積物中從未有大量的累積，并且這些少量釋放的吡唑醚菌酯可以迅速與底泥結(jié)合（進一步降低其對水生生物的暴露），最終被降解。

2 巴斯夫9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑 （稻清?）環(huán)境風(fēng)險評估研究

殺菌活性物質(zhì)吡唑醚菌酯對水稻疾病有良好的防效，但同時對水生生物也有一定的毒性。正如前文所述，吡唑醚菌酯需要一種特別設(shè)計的配方劑型來解決這個問題。除了僅使用特定的配方劑型之外，以便吡唑醚菌酯能夠在保持優(yōu)異的殺菌功效的同時最大限度的降低其對水生生物的毒性，巴斯夫公司主要從以下3個方面開展試驗研究證明該配方的可行性：

環(huán)境行為研究：研究表明，吡唑醚菌酯在環(huán)境中達到了預(yù)期的行為。

環(huán)境毒理研究：實驗室研究表明，吡唑醚菌酯對最敏感群體的魚類毒性顯著降低（超過5倍），并且在實際田間條件研究表明其對水生生物毒性降低且對稻田沒有影響。

藥效研究：田間藥效試驗研究表明，吡唑醚菌酯在最大使用劑量下有良好的防效。

2.1 環(huán)境行為研究

2.1.1 水-沉積物降解試驗 巴斯夫公司在德國GLP實驗室進行了9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在水-沉積物系統(tǒng)中的行為試驗，該試驗的研究目的是測量微膠囊中吡唑醚菌酯潛在的釋放量及其在水中消散的時間。該試驗使用特制的裝置模擬了水-沉積物系統(tǒng)，使用移液管將已知濃度的9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑溶液加入該系統(tǒng)中水層2～3cm處，濃度為1L／hm2，4個重復(fù)，于施藥后0、4、24、48h后取16mL水樣進行分析，得到水樣中游離的吡唑醚菌酯和總態(tài)吡唑醚菌酯的量。

結(jié)果顯示，吡唑醚菌酯在水體中的總濃度在24h內(nèi)下降了近80％，即說明大量的被膠囊包裹的吡唑醚菌酯沉降到沉積物中；水體中同樣有極少量的游離的吡唑醚菌酯存在，且隨時間的推移，游離的吡唑醚菌酯量沒有增加，即說明被微膠囊包裹的吡唑醚菌酯沒有被釋放出，可見微囊的穩(wěn)定性。綜上所述，這兩個因素對于減少水中游離的吡唑醚菌酯含量以至減少對水生生物的毒性都是至關(guān)重要的。

2.2 環(huán)境毒理研究

2.2.1 實驗室條件下對魚類毒性研究 試驗用9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑（稻清?）在實驗室條件下進行毒理學(xué)研究。其中對魚類毒性的GLP試驗是按照OECD 203準則完成。試驗中分析吡唑醚菌酯的濃度是基于對加入的吡唑醚菌酯總量濃度的比較，當(dāng)供試魚類暴露在含有吡唑醚菌酯的水中初期，測得的吡唑醚菌酯濃度均在加入的吡唑醚菌酯總量濃度的±20％以內(nèi)，而在暴露后期，測得的濃度下降到總量濃度的62％～84％（表1）。

表1 9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑 （稻清?）魚類毒性試驗吡唑醚菌酯濃度 （μg a.i.／L）變化

表2為供試魚類死亡率的調(diào)查結(jié)果，在加入的吡唑醚菌酯總量濃度≤1.06mg／L時，試驗未觀察到供試魚類有死亡和中毒現(xiàn)象的發(fā)生。

表2 9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑 （稻清?）魚類毒性試驗魚死亡率調(diào)查結(jié)果

2.2.2 水稻半田間試驗研究 試驗地點選擇在湖南省。試驗?zāi)M了稻田生態(tài)系統(tǒng)，稻田觀察9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在水稻孕穗中期按有效成分100g／hm2使用后，對稻田內(nèi)魚的影響，其影響可通過與空白對照或?qū)︳~有顯著影響的對照藥劑（250g／L吡唑醚菌酯乳油）的比較進行判斷，從而為評估9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在水稻田使用的環(huán)境風(fēng)險提供參考。試驗共設(shè)3個處理，每個處理4次重復(fù)，供試藥劑組（T）、對照藥劑組（R）及空白對照組（C）。

2.2.2.1 施藥后魚存活情況 施藥前48h將鯽魚從馴養(yǎng)池轉(zhuǎn)入各試驗小區(qū)內(nèi)，每個小區(qū)10尾魚。并在施藥結(jié)束及施藥后2、4、8、24、48、72、96h觀察魚苗中毒癥狀和死亡情況。

試驗結(jié)果表明，9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在模擬水稻田系統(tǒng)中按最大推薦使用劑量施用對魚安全，與空白對照組無顯著性差異；對照藥劑250g／L吡唑醚菌酯乳油施藥處理對鯽魚表現(xiàn)出明顯的毒性，死亡率達90％左右，顯著高于空白對照和9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑。

2.2.2.2 稻田水吡唑醚菌酯殘留分析 施藥前、施藥后分別采集各小區(qū)稻田水。采樣時每小區(qū)按5點法采樣方式，每點采集50mL，共200mL，混合均勻后裝于玻璃瓶內(nèi)于-20℃冰柜冷凍保存待分析。

分析結(jié)果顯示，施藥后1h，稻田水中吡唑醚菌酯總態(tài)含量達到峰值，供試藥劑組T中吡唑醚菌酯總態(tài)含量（包括游離和被微膠囊包裹的吡唑醚菌酯合并分析測定）明顯低于對照藥劑R組，僅為對照藥劑組的50％，說明T組中有大量被微膠囊包裹的吡唑醚菌酯顆粒已經(jīng)沉降到底泥中。96h后，各處理組水樣中吡唑醚菌酯殘留量均低于最低檢出濃度。

2.2.2.3 底泥中吡唑醚菌酯殘留分析 施藥前、施藥后采集各小區(qū)底泥。采用5點采樣法，用100mL小燒杯杯口朝下，斜插入底泥中，平推燒杯挖取約5cm深的底泥，并盡量裝滿燒杯，避免帶入過多的稻田水，底泥置于不銹鋼盤子中，去除腐爛根系等雜質(zhì)后充分混勻，取約150g裝于玻璃瓶中于-20℃冰柜冷凍保存待分析。

分析結(jié)果顯示，對照藥劑R組在施藥后24h和96h分別測定稻田底泥中吡唑醚菌酯含量變化，無顯著差異；而供試藥劑T組稻田底泥中吡唑醚菌酯含量隨測試時間延長顯著上升，施藥后96h底泥中吡唑醚菌酯含量相比施藥后24h增加了近10倍。說明稻田水中微囊包裹的吡唑醚菌酯顆粒不斷沉降到底泥中，不會一直懸浮在稻田水體中，進而保證對水生生物安全。

綜上所述，該試驗進一步證實了在實際田間情況下，按照推薦劑量使用9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑（稻清?）對魚類的安全性以及該劑型配方的可行性。

3 水稻田環(huán)境監(jiān)測試驗研究

2016年，巴斯夫公司在中國水稻主要種植區(qū)開展水稻田環(huán)境監(jiān)測試驗，按照實際推薦劑量在水稻上施用9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑后，監(jiān)測吡唑醚菌酯有效成分在稻田和池塘水中游離態(tài)和總態(tài)的濃度及其變化情況，為評估9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑對環(huán)境水生生物的潛在風(fēng)險提供高階段的環(huán)境試驗數(shù)據(jù)。該試驗在中國水稻主要種植區(qū)，根據(jù)中國Top-Rice模型中定義的情景（稻田面積與池塘面積比為20：1）選定適合的地點開展試驗。試驗從稻田水中采集樣品分析以確定微膠囊在實際田間條件下的行為，采集池塘水樣分析確定暴露濃度以用于風(fēng)險評估，將采集的樣品冷藏運輸?shù)綄嶒炇掖郎y，并進行運輸穩(wěn)定性檢測，以確保水樣中的微膠囊在冷藏和運輸過程中沒有受損。

監(jiān)測試驗的3個水稻種植區(qū)試驗點分別在湖南岳陽，江西都昌和湖北利川，池塘和稻田面積比例分別為1：20.8，1：21和1：20。按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施藥習(xí)慣，在水稻孕穗和抽穗生長期左右施藥2次，第1次藥量為75g.a.i.／L，第2次藥量為100g.a.i.／L，用水量為450L／ha。在稻田和池塘分別采樣水樣。湖南岳陽和江西都昌在第1次施藥后發(fā)生漫溢，第2次施藥后沒有發(fā)生漫溢。湖北利川2次施藥后都沒有發(fā)生漫溢。湖南岳陽和江西都昌采集的水樣主要包括2次施藥前稻田和池塘水樣，第1次施藥漫溢后0.5、2、6、12、24和48h池塘水樣，以及第2次施藥后0.25、1、2和4d的稻田水樣。湖北利川采集的水樣主要包括2次施藥前稻田和池塘水樣，以及第2次施藥后0.25、1、2和4d的稻田水樣。3個試驗點采集的樣品冷凍運輸?shù)綄嶒炇疫M行化學(xué)分析（圖1）。

圖1 3個試驗點稻田水樣中吡唑醚菌酯總態(tài)濃度和游離濃度檢測結(jié)果

監(jiān)測結(jié)果顯示，9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在中國實際稻田環(huán)境系統(tǒng)中且使用的最高濃度下，在稻田水和池塘水（通過漫溢）中有極少量游離的吡唑醚菌酯存在，而進一步用水樣中游離的吡唑醚菌酯以及總態(tài)吡唑醚菌酯的含量，與依據(jù) 《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第2部分：水生生態(tài)系統(tǒng)》（NY／T 2882.2-2016）中效應(yīng)分析部分得出的預(yù)測無效應(yīng)濃度（PNEC）相比較確定其風(fēng)險商值RQ＜1，風(fēng)險可以被接受。進一步驗證了巴斯夫9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑劑型的穩(wěn)定性和對水生生物的安全性，無使用上的潛在風(fēng)險。

4 對水稻稻瘟病防治效果及植物健康作用研究

為驗證9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑在保證微囊對吡唑醚菌酯良好的包裹覆蓋率，在水體中也不破裂釋放吡唑醚菌酯有效成分，進而保證對水生生物安全的同時，在水稻植株上微囊能夠正常破裂，及時釋放出有效成分以控制病害，巴斯夫公司與全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心合作，在江西、安徽、廣東、黑龍江、湖南和江蘇等6個省份開展了大田示范試驗研究，以驗證其對水稻稻瘟病的防治效果，以及對水稻植株健康作用的影響。兩年多地的大田示范試驗結(jié)果表明，使用9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑60mL／667m2噴霧處理，對水稻稻瘟病具有非常好的防治效果，藥后防效基本在85％以上（表3），且藥劑處理區(qū)水稻整體長勢優(yōu)于對照區(qū)，水稻植株葉色濃綠，根系粗壯，抗倒伏能力明顯增強。測產(chǎn)結(jié)果表明，相比空白對照平均增產(chǎn)率在57％以上。按2016～2017年水稻平均收購價格則算，每畝增收300元以上。

表3 9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑防治水稻稻瘟病大田示范試驗研究結(jié)果

5 討論

吡唑醚菌酯作為甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑中活性最高的一個有效成分，因其優(yōu)異的殺菌活性，廣泛殺菌譜，兼具保護和治療活性，且具有明顯的植物健康作用等特點，得到國內(nèi)眾多農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)的廣泛關(guān)注［5，6］，競相開發(fā)登記多種劑型的吡唑醚菌酯單劑和混劑產(chǎn)品［7-10］。同時，由于水稻殺菌劑市場的潛力巨大，國內(nèi)已有多篇吡唑醚菌酯防治水稻稻瘟病等主要病害的研究報道［11-13］。但由于吡唑醚菌酯有效成分對水生生物毒性較高，研究開發(fā)優(yōu)良的劑型從而降低因施藥而釋放到水田中的吡唑醚菌酯的有效濃度，成為開發(fā)水稻田使用的吡唑醚菌酯產(chǎn)品的關(guān)鍵。

隨著新 《農(nóng)藥管理條例》的實施，以及新《農(nóng)藥登記資料要求》的出臺，我國的農(nóng)藥登記管理從關(guān)注農(nóng)藥質(zhì)量和藥效，開始向更加關(guān)注安全和風(fēng)險評估的理念轉(zhuǎn)變。巴斯夫9％吡唑醚菌酯微囊懸浮劑的研究開發(fā)也正是運用環(huán)境風(fēng)險評估的理念，歷經(jīng)十年磨一劍，開創(chuàng)了獨特的微膠囊技術(shù)，既能保證吡唑醚菌酯有效成分使用到水稻葉片部位時能有效釋放防治水稻病害，又能保證微膠囊進入水體后不破裂，沉入底泥后再被微生物降解，從而避免吡唑醚菌酯有效成分釋放到水體中威脅環(huán)境生物安全。自上市以來，口碑良好，連續(xù)幾年被全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心評為全國植保信息暨農(nóng)藥械推廣的重點產(chǎn)品。