种衣剂在非生物胁迫领域的应用现状及市场前景

作者：平说种衣剂唐浩平 2024/5/17 10:03:05

我国种衣剂经过多年的发展在部分作物上已经得到了生产者和农户的认可。种衣剂在减低农药用量，减少农药使用次数以及提升苗素质和精播增产方面取得的效益是显而易见的。尽管如此，目前种衣剂的功能也主要仅限于生物胁迫即病虫害的基本防治上面，在非生物胁迫领域的研究和应用还没有被充分挖掘。非生物胁迫主要有：低温冻害、干旱、涝渍、土壤盐渍化以及除草剂药害、土壤除草

我国种衣剂经过多年的发展在部分作物上已经得到了生产者和农户的认可。种衣剂在减低农药用量，减少农药使用次数以及提升苗素质和精播增产方面取得的效益是显而易见的。尽管如此，目前种衣剂的功能也主要仅限于生物胁迫即病虫害的基本防治上面，在非生物胁迫领域的研究和应用还没有被充分挖掘。

非生物胁迫主要有：低温冻害、干旱、涝渍、土壤盐渍化以及除草剂药害、土壤除草剂残留药害等。近几年土壤酸化也成为影响作物健康生长的重要因素。

1 国外种衣剂在非生物胁迫领域的研究和应用

国外尤其是欧美等发达国家由于现代农业发展起步早，种衣剂的研究和应用相比国内更加完善和深入。国外相关研究报道，用烯效唑（0.0075%）包油菜种子可以增强油菜涝渍胁迫的耐受力。用烯效唑包衣的油菜种子在胁迫期间显著增强了油菜的生理机能，促进油菜生长；油菜抗氧化酶活性显著提升，并且对种子萌发没有影响。

另外研究表明，在低温和干旱胁迫下使用聚合物包衣可以提高油菜籽的发芽率（Willenborg等人，2004年）。用Paraburkholderia phytofirmans rhizobia（伯克霍尔德菌）作为种衣剂可以改善小麦的干旱胁迫（Naveed等人，2014）。还研究表明，用微生物接种作为种衣剂包衣可以提高豇豆在缺水条件的耐受力（Rocha等人，2019）。用木霉菌和荧光假单胞菌作为种衣剂使用显著提升孜然种子的各项机能（Piri等人，2019）。

盐碱胁迫会降低土壤水分的可用性，并导致土壤中钠离子过剩。生物种子处理可以相对改善盐度对植物生长的有害影响。将木霉菌作为种衣剂应用于南瓜种子，在温室的盆栽中进行试验。试验表明，用50和100 mmol NaCl溶液灌溉花盆，并分析植物重量和叶片矿物质含量。与未处理的对照相比，用木霉菌包衣在两种浓度的盐水下都促进了南瓜的生长，并且增加了叶片钾钠的比例，这表明有益生物菌能改变作物对矿物质的吸收。最近一项关于用作种子包衣的有益微生物的研究表明，部分植物有益微生物可以增强植物的耐旱性或耐盐性。

2 国内种衣剂在非生物胁迫领域的研究和应用

国内刘丽华等研究表明，使用抗寒种衣剂在低温条件下能显著提升水稻种子的发芽率；付艳等研究表明，使用抗旱种衣剂在干旱条件下明显提升玉米种子的发芽率。陈秀等在种衣剂抗盐渍的研究表明，用10μmol的24-表芸苔素内酯处理赤桉的种子后，在150 mmol的NaCl环境中，种子仍能保持较高的出芽率。另外相关报道，某外企一款产品在减轻土壤中残留除草剂对玉米生长发育影响上，能很好地缓解土壤中残留药剂对玉米苗期的影响，并且能起到一定程度的增产作用。

此外，国内某款调节剂产品赤霉酸·吲哚乙酸·芸苔素内酯也有推广种子包衣，用于壮苗以及缓解除草剂药害等逆境胁迫。

尽管国内种衣剂在非生物胁迫领域的研究较为广泛，但在实际应用中并没有得到大面积的推广，目前种衣剂在非生物胁迫领域主要还是用于抗低温烂种，种衣剂对除草剂药害及残留药害的缓解逐步引起关注。其他方面种衣剂主要还是利用化合物本身所具有的植物健康的特性达到抗逆的性能，比如甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂本身所具有的植物健康作用，烟碱类化合物促根壮苗的特性等。这些化合物促根壮苗的特性形成优质强壮的幼苗，其逆境耐受力也随之提升。

2.1 种衣剂抗低温烂种（粉籽）

种衣剂抗低温烂种（粉籽）虽然在产品登记上并没有明确的登记，但在北方春播玉米、春播花生区在提供包衣方案时必须要具备抗低温这一功能，已经成为不成文的约定。在商家提供的包衣方案上如无明确的说明则默认要具备抗低温烂种的功能。

甲氧基丙烯酸酯类、烟碱类种衣剂虽然在提升种子及幼苗非生物胁迫有一定的作用，但在一些特点胁迫下其效果并没有达到预期的显著。随着土壤退化（酸化、盐渍化）、除草剂残留及除草剂药害、气候异常等问题的频发，种衣剂在非生物胁迫方面的功能逐渐被重视起来。

在除草剂药害、土壤退化（酸化、盐渍化）等方面，植物生长调节剂、生物刺激素以及微生物等由于其可以调节生物生长，提高幼苗中防御相关酶的含量和活性、改善种子周围土壤菌落等方面具有显著的优势。

2.2 非生物胁迫的市场需求推动植物生长调节剂及生物种子处理剂市场的发展

生物种子处理市场包括广泛的生物制品，如生物肥料、生物农药和生物刺激素。生物刺激素并没有作为种子处理剂进行广泛应用。与叶面和土壤施用方法相比，作为种子处理和包衣施用的生物刺激素更具成本效益，并且在增产方面潜力巨大。用作种子处理的生物刺激素全球市场预计到2025年达到3.38亿美元。

植物生长调节剂种子包衣提高非生物胁迫的原理：通过科学应用植物生长调节剂，可以加快种子根系的发育速度，以便达到对内源素的有效调控，以便增强细胞原生质的粘滞性。（程艳华《探究植物生长调节剂在种子处理中的应用》）

在玉米上使用芸苔素内酯，可使玉米根系发达，长势旺盛，抗病虫性增强，结实率提高，产量比对照增加13%左右，玉米籽粒中总氨基酸含量比对照增加25%左右。龙友华等研究了芸苔素内酯对玉米生长发育状况、产量和品质的影响，试验结果表明，用芸苔素内酯浸种可提高玉米出苗率，显著增加玉米叶面积，玉米产量增长率为7.4%。（陈秀《植物生长调节剂芸苔素内酯在农业上的应用现状及前景》）

周小毛等研究表明，一定浓度的芸苔素内酯可缓解胺苯磺隆对水稻和玉米的药害，但要注意芸苔素内酯的使用浓度，因浓度过高可能反而会加重药害作用。沐兴武等报道，芸苔素内酯可促进甲磺隆在水稻体内的代谢，减轻甲磺隆对光合作用的抑制，从而缓解除草剂甲磺隆对水稻的药害。此外，亦有关于芸苔素内酯作为安全剂缓解除草剂西草净和丁草胺等的药害的报道。

植物生长调节剂种类较多，其中乙烯利、赤霉素、三十烷醇和细胞分裂素萘乙酸等应用较为广泛，将其应用于浸种过程中能够促进种子中胚轴的新陈代谢情况，从而提升种子的活力指数，避免种子睡眠状态造成的不良影响。（王宪《分析植物生长调节剂在种子处理中的应用》）

3 种衣剂在抗除草剂残留及药害领域的应用

除草剂占全球农药产量和销量的比例最高。据统计, 2019年除草剂的销售额约占全球农药市场份额的52%。随着全世界日益增长的粮食需求，除草剂的种类和用量都在持续增加。中国除草剂年使用量在1995年时仅为4.6万t，2015年就达到了100多万t。2014年累计使用除草剂的作物面积达到1.07亿hm²，相当于同年作物总面积的65%左右。2000年农田的除草剂用量约为0.41 kg/hm²，而这一数值在2015年时增加了近15倍，农田除草剂用量达到了6.08 kg/hm²。

大量且频繁地使用除草剂，会使其在农田土壤中残留, 并通过土壤、水和空气等介质迁移扩散。有研究表明，喷洒的除草剂对杂草靶向性不到1%，99%以上的除草剂分布在周围的环境中，最终汇入土壤，并残留在土壤中。

土壤中的除草剂残留会显著影响土壤微生物群落结构和功能，抑制酶的活性。Carpio等研究结果表明，除草剂的施用使土壤中微生物总量急剧下降，土壤微生物群落结构发生了明显的变化。除草剂残留还会降低土壤中氮磷等养分的有效性，从而减少后茬作物对养分的吸收和积累，不利于后茬作物的生长。Guan等研究发现，长期使用乙草胺降低了红壤旱地中花生和大豆幼苗的出苗率、叶片数、茎粗和株高，明显抑制了作物幼苗的生长。另外，罗浩然研究表明，玉米小麦轮作田超量使用莠去津会使小麦减产。

土壤除草剂残留药害在没有直接造成明显的减产或大面积绝收时，并不会引起种植农户的关注，而且很多将除草剂残留药害引起的畸形苗、黄化苗、僵苗等归为病害或者其他原因。

但除草剂药害和残留药害在部分区域已经成为影响产量的重要因素，比如黑龙江玉米乙草胺、2,4-滴异辛酯封闭药害，异噁草松、氟磺胺草醚等残留除草剂药害，已经成为影响玉米生产的重要难题，而通过种子包衣缓解除草剂药害成为最经济高效的防治方案。

除不规范使用外，耕作习惯也是造成除草剂药害的重要因素，比如在新疆地区的春播覆膜玉米，大部分区域采用先使用乙草胺封闭后播种的习惯。这种方式在播种后易发生乙草胺药害，尤其在播种后遇到阴雨天气更为明显，而早春的阴雨天气往往伴随的又是低温，低温又加重了药害的发生。但通过抗乙草胺除草剂药害的种衣剂处理后药害明显降低。

除耕作习惯外，近几年气候异常、耕作方式变更等因素也成为除草剂药害频发的原因之一。比如西北干旱区近几年春季雨水偏多，引起除草剂乙草胺药害，另外，播种后滴灌设施漏水也会引起封闭除草剂乙草胺药害。

适用于种子包衣缓解除草剂药害的成分目前研究相对比较单一，主要还是集中在植物生长调节剂，比如赤霉酸、芸苔素内酯等。虽然植物生长调节通过拌种对缓解除草剂药害是有效的，但相对于复杂的除草剂残留药害其效果并不显著，但通过植物生长调节剂与其他物质的混配不失为一个很好的研究方向。

（1）除草剂安全剂：通过种子处理来解决除草剂药害，目前在国内没有查询到相关的应用案例。