水稻机插秧种衣剂的研究进展

蒋 敏，张小祥，黄年生

(江苏里下河地区农业科学研究所/国家水稻产业技术体系扬州综合试验站/扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏 扬州 225009)



水稻机插秧种衣剂的研究进展

蒋 敏，张小祥，黄年生*

(江苏里下河地区农业科学研究所/国家水稻产业技术体系扬州综合试验站/扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏 扬州 225009)

水稻机插秧种衣剂使用后能在种子表面形成吸水膨胀而不被溶解的种衣膜，并通过其自身所含的农药和种肥等物质缓慢释放而达到治虫防病的效果。使用种子包衣技术，减少了机插秧田间育秧操作程序，省工节本，是水稻机插秧生产优质高效高产的重要途径。文章综述了水稻机插秧种衣剂的研究概况、组份及其应用效果，介绍了种子包衣的技术优势及作用机理，讨论了水稻机插秧种衣剂研究存在的问题和今后研究的重点，以期为种衣剂在水稻机插秧上的推广应用提供参考。

机插秧；种衣剂；壮苗；高效环保

种为先，种子的好坏直接影响水稻生长和产量的高低。种子包衣具有防控种子带菌和苗期病虫害、提高种子发芽率、促进种苗健壮生长、提高产量等功效[1, 2]。水稻机械化是我国水稻现代化发展的重要方向，秧苗素质的好坏直接影响着水稻机械栽插的质量及机插水稻产量的高低。目前机插秧育秧环节还存在一些问题有待解决，包括出苗率、成苗率问题，病虫害问题，超秧龄问题等，这些问题都不同程度上妨碍了壮苗形成，不利于机插作业，影响机插秧产量形成[3, 4]。水稻机插秧种子包衣技术是实现水稻良种标准化、加工机械化、播种精量化、栽培管理轻型化及农业生产节支增收的重要途径。旱地作物用种衣剂已得到大面积推广，但水稻专用种衣剂，尤其是水稻机插秧专用种衣剂应用严重不足[5]。水稻包衣后存在有水环境，对种衣剂的吸水耐水性和持效期要求高，成膜剂耐水性比旱田作物要求更高。近年来，随着机插秧技术的推广，机插秧专用种衣剂必将在我国得到迅速发展[6, 7]。

1 水稻机插秧种衣剂的研究概况

20世纪80年代以来水稻种子处理技术发展到了一个新的水平，纵观其发展历程，大致可以分为四个阶段：首先是高效、经济、安全农药新品种的开发不断替代传统的种子处理剂。其次是新剂型如悬浮剂、悬乳剂等的开发应用使种子处理技术达到了新的水平。第三是薄膜包衣种子技术的研究及开发，推动着水稻种子处理朝着产业化、机械化、商品化的方向迅速发展。第四是随着生物技术及分子生物学的不断发展，利用生物制剂进行种子处理的研究得到了广泛地开展，也是未来种子处理剂的发展方向。而由于机插秧技术出现的时间相对较晚及其苗期育秧的特殊水环境，机插秧种衣剂研究相对要求更高，进展也相对缓慢[8]。

1.1 机插秧种衣剂在国外研究概况

国外种衣剂的发展大致分为两个阶段，第一阶段是简单的包衣技术，泥浆配上活性物质进行简单的种子包衣，从19世纪60年代开始，美国Blessing用面糊给棉花种子包衣，其目的是为了方便播种，直到20世纪30年代英国Ger-mains种子公司才首次研制出旱作物丸化种衣剂，并使之迅速商品化[9]。第二阶段是薄膜包衣技术，1978年美国得克萨斯实验站首先研制出了薄膜种衣剂，由此，薄膜种衣技术在80年代得到广泛应用和发展。1982年前苏联成功地开发出高分子聚合物等粘合剂，同时配上农药等活性成份用于包衣，从而使种衣剂的发展上了一个新的台阶[10]。目前发达国家如美国、法国、日本、英国等拥有比较先进的种衣剂研制及应用技术，其良种包衣率达95%以上。

1980年，日本为防止水稻缺氧烂根开发出过氧化钙种衣剂，1990年由Inayoshi等在粉剂型过氧化钙基础上加以改进，研制出水稻直播丸化种衣剂，这一技术在菲律宾、泰国等水稻栽培国家己有相当应用面积[11]。随着机插秧技术的推广发展，水稻机插秧种衣剂也应运而生，瑞士先正达，美国的杜邦、孟山都，德国拜耳等大型种衣剂生产销售企业均开始研发生产水稻机插秧种衣剂。拜耳公司开发了水稻机插秧系列种衣剂，其中立克秀(戊唑醇)悬浮种衣剂主要用于防治种子传播病害和苗期的真菌性病害，高巧(吡虫啉)悬浮种衣剂主要用于防治地下害虫和苗期的刺吸害虫，两者还具有提高秧苗的抗逆性及壮苗作用；先正达公司的亮盾、锐胜对水稻苗期恶苗病、稻蓟马、灰飞虱等多种病虫有理想的控制效果，且对秧苗有显著的促壮作用。

1.2 机插秧种衣剂在国内研究概况

种子处理在我国具有非常悠久的历史，早在汉代就有关于谷物药剂拌种和浸种处理的记载，我国是世界上最早记录进行种子药剂处理的国家。之后又有与盐、石灰、泥土及药剂浸种、拌种来防治地下害虫、防病和避鸟保苗。但真正现代意义上的种子处理还是从上世纪70年代开始，1983年中国农业大学李金玉教授在国外种衣剂的基础上成功研制了由克百威和多菌灵组成的种衣剂产品，开始了对水稻种衣剂的系统研究[12, 13]。

国内早期的水稻种衣剂均用于直播稻以及旱育秧方式，而机插秧是目前我国推广力度最大的稻作方式，水稻机插秧种衣剂对成膜剂及相应的成膜缓释技术远远高于旱作物种衣剂，早期的种衣剂不适合我国机插秧水育秧方式使用。1994年安徽农业大学王思让等研制出以杀菌剂、除草剂、生长调节剂和微肥为活性成份的多功能水稻薄膜种衣剂，但所用成膜材料易溶于水，包衣种子浸种时活性成份损失严重[14]；1998年江苏里下河地区农科所针对水稻早育秧存在的问题以高吸水树脂、过氧化钙、矿质粘土和农药等为主要成分，研制出干粉型水稻高吸水种衣剂(商品名为“旱育保姆”)[15]，种子包衣后不浸种催芽，应用于盘式机插育苗；2000年初，中国农大研制出适用于北方稻区的浸种型水稻种衣剂[16]；同时湖南农大采用高分子成膜材料和复合成膜技术研究出包衣后可浸种型水稻种衣剂，均可与机插秧育秧技术结合使用，在成膜与缓释技术上取得突破[17, 18]。

2 水稻机插秧种衣剂的组份及作用机理

目前机插秧在育秧过程中还存在以下几点问题：一是稻种未进行拌种处理，致使种子出苗率、成苗率低；二是所拌营养土存在部分虫及虫卵的危害，易造成幼苗根断，后期成苗率下降；三是病害严重，尤其是立枯病、青枯病已上升为水稻机插秧在育秧阶段的主要病害；四是机插秧盘根效果仅依靠营养土及种子自身的能力，后期易出现盘根差的问题，影响及时栽插；五是机插秧的秧龄较短，生产上由于茬口及机械的原因，常出现超秧龄问题，往往不能及时栽插，最终影响机插秧经济产量。水稻机插秧种衣剂应针对以上问题，进行特定配方的改进，简单高效地解决目前生产中存在的问题。

2.1 水稻机插秧种衣剂的组份

一般水稻机插秧种衣剂的组成部分是活性组分和非活性组分，活性成份主要包括杀虫剂、杀菌剂、生长调节剂、营养元素、有益微生物及生物农药等，是种衣剂中直接发挥作用的有效成份，其种类、组成及含量直接反映种衣剂的功效。非活性成份是指种衣剂中的成膜剂及相应配套助剂，是维持种衣剂的物理及化学性状，控制种衣剂中活性成份缓释的辅助成份。其中配套助剂包括悬浮剂、乳化剂、渗透剂、分散剂、防冻剂、防腐剂、消泡剂、警戒色料等、专用种衣剂的辅助成份还包括保水剂、供氧剂、填料等。而针对机插秧这种稻作模式，最关键的是非活性组分的筛选和应用，具体来讲它包括分散剂、悬浮剂、展着剂、防冻剂、消泡剂等核心成分。

2.2 水稻机插秧种衣剂的作用机理

水稻种子萌发后的根系是无机和有机物质内循环系统重要组成部分，是土壤营养和叶面光合作用物质交换的汇接点和物流通道，根系吸收使药物自下而上顺势融入水稻体的物质循环中，种衣剂效果不易像地上施药那样，受外界自然因素如光、风、雨的直接干扰和破坏，因此，水稻机插秧种衣剂是农药施用的最佳切入点。

关于机插秧种衣剂作用机理的论述，目前已有相关文献报道。黄年生[19-21]等认为水稻机插秧高吸水种衣剂是以高吸水树脂为内核，与凹凸棒土、过氧化钙相配伍，添加杀菌剂、杀虫剂、植物生长调节剂和微量元素等功能助剂，种子包衣后，在种子周围形成厚度为0.4～0.8mm的包衣层，为秧苗生长提供“水、气、药、肥”协调的微环境，提升水稻育苗壮根壮苗素质。将药剂消毒、浸种催芽、防病治虫、化学调控、浇水抗旱等多种工序一次完成；壮根壮苗，节约农资和用工成本，不受地域影响，不受品种限制。熊远福[22, 23]等研究发现：水稻种衣剂衣膜上有许多高密度膜孔，衣膜在水中只吸胀而不溶解，透气透水性好，衣膜内活性成分主要是在水分子作用下，通过衣膜上的膜孔道逐步缓释。刘西莉[24-26]等采用扫描电镜检测和HPLC分析法表明，浸种72h后，浸种专用型水稻种衣剂包衣的水稻种子表面药剂覆盖均匀，种衣剂中有效组分福美双，克百威和甲基立枯磷的溶解淋失率小药效缓慢释放，通过内吸传导至植株上部，从而可有效防治苗期病虫害。机插秧种衣剂包衣处理能促进秧苗根系对氮磷钾等养分的吸收，提高根系吸收和对养分的运转能力，进而提高苗体叶绿素含量，增强植株光合能力，促进秧苗根系及地上部生长，促进细胞分裂、延缓植株叶片衰老及器官的脱落，生育后期体现为提高产量。

总体而言，不论粉剂或者悬浮剂，水稻机插秧种衣剂最大的特点是能够在种子表面固化形成在土壤中吸水膨胀而不被溶解的膜，通过膜自身所含的农药和种肥等物质缓慢释放而达到治虫防病壮苗的效果；因此种衣剂具有杀灭地下害虫、苗期害虫，防治苗期病害和系统性病害，提高种子发芽率，促进种苗健康生长，减少种子用量等功效，最终达到防病治虫、保苗壮苗、提高产量的目的。

3 水稻机插秧种衣剂的应用效果

种子是水稻生长发育和高产的基础，保种保苗特别关键。水稻机插秧种衣剂可在源头部位和病虫草生命力最薄弱的时机，集中用药，把种传和土传及初生代的病虫草等有害生物消灭在萌发状态，大大减轻了中后期的植保压力。同时种子处理在小范围内进行，处理后的药剂又各自隐蔽地下紧护种子，不易流失和受大气、日照、高温等影响，残效期延长，而对大气环境、天敌和有益生物和地上农产品无不良影响。总体来说，有效的种衣剂可促进水稻种子萌发，提高发芽势、发芽率，使主根长、根系体积、基部茎粗、干物质的积累等有所增加，从而达到机插秧苗期防病、防虫、促长、壮苗，以及移栽大田后期增产的效果。

3.1 机插秧种衣剂对秧苗素质的影响

水稻机插秧种衣剂实施种子包衣后在稻种和秧苗根部创造幼苗生长的良好环境条件，包衣过后直接干籽落谷，省略了催芽工序，避免了催芽过程中烧芽烧苞、以及药剂浸种时间长带来发芽率下降的风险。李香玲[27]等研究不同种子处理方法对机插水稻秧苗素质的影响发现：催芽、拌种的出芽率较其他的处理高，且旱育保姆拌种处理，能显著增加秧苗的粗度、抑制秧苗生长、增加叶龄，促进根系加粗加快生长的作用显著。种子包衣处理可以提高种子质量，精量播种，从而减少用种量，节约种植成本；同时可有效减少烂种死苗率，提高成秧率，促进苗全、苗齐、苗壮，一般可节省用种5%～25%。

3.2 机插秧种衣剂对秧龄的影响

水稻机插秧的培育与常规移栽的培育显著不同，其播种密度高，秧苗生长空间小，秧龄短，适栽期短，秧龄弹性小，生产上常因为农时、天气等原因不能移栽适龄秧苗，因此延长秧龄对机插秧生产尤为重要。姜心禄[28]研究表明机插秧拌种剂使用后即使45 d秧龄，秧苗也生长整齐，适于机插。以塑料机插秧盘为衬底，每盘播种量从90g降到50g，采用塑盘旱育秧管理技术，既大幅降低了播种量，又能培育出秧龄30～35 d，满足早茬口机插的秧苗。尹素芬[29]等研究结果表明：旱育保姆拌种对控制水稻机插秧秧苗效果较显著，1∶20 和1∶10 时效果较好，旱育保姆处理的秧苗适插时间延后，比对照推迟延后5 d，利于小麦油菜茬田块进行机插。同时张小祥[30]等研究发现新型机插秧专用拌种剂处理与空白对照相比，发芽率提高至96%以上，在生物量干质量、根系盘根力关键指标方面，新型机插秧专用拌种剂处理远超空白对照，还能够有效延缓超秧龄问题，增加秧龄弹性。

3.3 机插秧种衣剂对秧苗病虫害的影响

机插秧拌种剂对病虫害的防止效果主要来源于其活性成分中的杀菌、杀虫剂。吴璀献[31]等研究发现，拜耳公司开发的立克秀悬浮种衣剂、安泰生可湿性粉剂、高巧悬浮种衣剂等作为种子处理药剂在早稻机插秧上应用时，具有杀菌、防病、治虫、壮秧的应用效果。沙桂兰[32]等研究发现采用锐胜加亮盾进行种子处理后，水稻秧苗早期有矮化壮苗作用，且无病虫害发生。水稻机插秧种衣剂旱育保姆中含有杀菌剂、杀虫剂，不仅能在种子周围形成防治病虫的保护屏障，进行种子消毒，防止土壤传播病菌的侵袭，药剂还能被根系吸收传导到秧苗体内，起到防病治虫的作用。对苗期恶苗病、生理性死苗、干尖线虫病、稻蓟马等病虫害的防治效果均在90%以上。同时，由于秧苗老健，还减轻了条纹叶枯病、黑条矮缩病的危害。采用水稻机插秧种衣剂包衣可有效杀灭种传病害，预防疫病传播，而且用药量比大田用量低，在生产中己成为必要措施。

3.4 机插秧种衣剂对产量的影响

机插秧种衣剂的增产效果主要来源于种衣剂衣膜内的激素、肥料等活性成分在水稻苗期缓慢释放，可促进幼苗生长、增强抗逆性、培育壮苗促进成穗，以及增加有效穗数，达到增产的效果。根据对水稻种衣剂使用情况的调查，熊远福和邹应斌[33-35]报道种衣剂使用后早稻成秧率提高8.5%～15.5%，增产5.1%～8.6%；晚稻出苗率、成秧率分别提高3.3%～8.7%和8.6%～13.9%，移栽大田后则表现为立苗速度快、植伤程度轻、分蘖启动早、叶面积指数和干物质积累量大且发展平稳，穗粒协调，最终表现为成穗率高，增产5.3%～8.3%。

3.5 机插秧种衣剂对环境的影响

种衣剂采用高效、低毒、内吸性农药，通过种子包衣，将秧田期所需农药包裹于种子表面，繁重的田间施药变为简单的室内操作，节省了劳力；种衣剂中的农药及微量元素肥料经缓慢释放和内吸传导，药力集中，利用率高，持效期长，可减少用药次数和用药量，省工省时，节本增效。使苗期多次田间施药变为一次用药，用药方式由开放式改为隐蔽式，用药量仅相当于常规田间用药量的2%～10%，减轻大气、土壤污染有利于综合防治，且使水稻地上部农残量减少。

4 水稻机插秧种衣剂的研究展望

目前国内种衣剂企业存在重营销轻技术的问题，包衣所用的农药大多为老的农药品种，比如杀菌剂方面大多被使用的是福美双等保护性杀菌剂，一些高效低毒低残留、对环境安全的内吸性农药尚未大量应用到种衣剂中；在制剂剂型上，尚以悬浮剂、粉剂、乳油等为主，对控制释放的制剂如缓释型的微胶囊剂等新剂型研究很少。另外，特异性功能的种衣剂如具有蓄水抗旱、抗寒、逸氧、抑制除草剂残效、pH值调节等特殊用途的种衣剂目前研究甚少。目前水稻机插秧种衣剂发展和完善综合型智能化功能，最终实现定时、定向、定量地释放农药。种衣剂及其使用技术有着广阔的发展空间和美好前景，这是我国农药剂型研究实现跨越式发展的重要突被口。

4.1 水稻机插秧种衣剂农药制剂研究深化

原药性能是综合防治效果的决定性因素，新药创制本身存在着研发所需的时间、经费、原料、“三废”、技术积累等难题，目前我国新药创制的质量和创新度相对滞后，应强化农药剂型和制剂的研究，加大对农药剂型和制剂研究的支持力度，以弥补高新农药的不足和减少对新药诞生的过度依赖。针对目前机插秧苗期病虫害问题，从新老原药的科学复配、选择合理的剂型、改善药剂易被展着吸收和在自然界的稳定性能、添加植物生长调节剂、诱抗剂、增效剂及有害生物行为控制剂等具有增效作用的助剂及关联化学品等方法，来提高已有产品的生物防治效果；形成高效、安全、经济、省力的水稻机插秧种衣剂。

4.2 水稻机插秧种衣剂非活性成分研究

开发多功能、低价格的成膜剂。成膜剂是水稻机插秧种衣剂十分重要的组成部分，成膜剂的成分关系到种衣剂性能的好坏，因此新型成膜材料的研制与开发将是推进包衣技术发展的关键因素。但是，包衣剂的价格也会影响到其推广和应用的速度。因此，研究开发价格低、使用性能好的成膜剂对种子包衣技术的发展可起到推动作用。同时需要进一步加大种子包衣技术和相关包衣机械配套技术的改进。

4.3 特用型种衣剂的开发

我国地域辽阔，地区气候和生态系统差异极大，干旱、寒冷等恶劣的环境给水稻机插秧生产带来严重的影响。要针对不同地区的不同气候和地域特点，在防病治虫的基础上开发出地域化、专用化的种衣剂。比如：抗冷种衣剂、抗旱种衣剂、抗酸种衣剂、抗盐碱种衣剂，防鼠、抑制除草残效等。

4.4 全面发展综合功能的水稻机插秧种衣剂

药肥一体化种衣剂的开发。水稻机插秧苗期的病、虫、草、鼠、鸟害往往复合发生，构建一个重点突出而又综合治理的种衣剂配方体系，符合水稻苗期生长发育规律，不必再分解成特别繁杂的单项功能种衣剂。种衣剂是药肥一体化施用技术的有效载体，不仅可以有效防治土传、种传病害，而且对苗期地下害虫可以起到较好的控制作用，同时对补充水稻苗期营养(特别是微量元素)，调节生长，壮大种苗，提高苗期抗病、抗逆能力都具有良好的效果。同时选用高效、内吸、广谱、低毒、无残留的农药新品种作为种衣剂活性成分，以减轻农药公害，提高防治效果。

多年来，各国科学家不仅对种子包衣剂进行了大量卓有成效的研究和开发，而且对种子包衣机械也做了不少研究和开发。目前应大力加强水稻种衣剂作用机理的研究，研发和引进先进的生产设备和加工工艺，使种衣剂中药剂进一步高效化。总之，水稻机插秧种子包衣技术涉及多个学科领域，需要多方面的技术，还需要不断研究和探索。

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Research Progress of Seed Coating Agents in Machine-Transplanted Rice Seedlings

JIANG Min，ZHANG Xiao-xiang，HUANG Nian-sheng*

(1.LixiaheAgriculturalResearchInstituteofJiangsuProvince，YangzhouComprehensiveExperimentalStationofNationalRiceIndustryTechnologySystem，CollaborativeInnovationCenterofModernCropProductioninJiangsuProvince,YangzhouUniversity，Yangzhou,Jiangsu225009,China)

The seed coating agents appropriate for machine-transplanted rice seedling must be able to form a film coating on seed surface. Pesticide and fertilizer contained in those coatings could be slowly released when absorbing water, expanding without being dissolved to achieve pest control effect. Good seed coating technology can simplify cultivation procedure, save labor and expense, so as to be an effective way of high quality and high yield. In this paper, we generalize its research progress, components and application results, present its technical advantages and function mechanism, also discuss its shortages in current research and look into possible focus of future research, in order to provide a useful reference for the green application of seed coating agents especially suitable for machine-transplanted rice.

machine-transplanted rice seedlings; seed coating agents; research progress; high efficiency and environmental friendly

2016-10-08

扬州市科技计划项目(YZ2016032)、扬州市自然基金面上项目(YZ2015086)、扬粳4227标准化示范区项目和所科研基金资助。

蒋敏(1986-)，男，博士，助理研究员，研究方向：水稻栽培育种。

黄年生(1970-)，男，硕士，研究员，研究方向：水稻栽培育种。