作者:刘进伟
PPO抑制剂类除草剂是除草剂中的重要类型,它们通过抑制叶绿素生物合成过程中的原卟啉原氧化酶而发挥作用,其中的绝大部分产品可用于许多作物上防除阔叶杂草。这类除草剂与主流除草剂作用机理不同,且产品性能杰出;抗性发展缓慢,且用于防除抗性杂草,因此脱颖而出。该类除草剂包括二苯醚类以及其他PPO抑制类,在“其他PPO抑制剂类除草剂”中,前五大产品分别为:丙炔氟草胺、甲磺草胺、苯嘧磺草胺、唑草酮和双唑草腈,其中2009年上市的苯嘧磺草胺和双唑草腈是该类除草剂中最近上市的两个产品,时隔12年之后又一款重磅级新成员——三氟草嗪上市,本文就简单来聊聊该产品。
三氟草嗪是巴斯夫公司开发的具有三嗪酮类结构的原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂类除草剂,2014年公开,2020年全球首次登记。该产品广泛用于大田作物、果树、非农业领域等,防除阔叶杂草和禾本科杂草。巴斯夫称,三氟草嗪既为PPO抑制剂,又能防除PPO抗性杂草,是20多年来首个通过叶面触杀防除禾本科杂草的具有新颖作用机理的除草剂,它为作物种植前防除黑麦草提供了新工具。
理化性质及毒性
三氟草嗪英文通用名为Trifludimoxazin,开发代号BAS850H,商品名Tirexor、Voraxor、Vulcarus等,化学名称:1,5-二甲基-6-硫代-3-[2,2,7-三氟-3,4-二氢-3-氧代-4-(丙-2-炔基)-2H-1,4-苯并噁嗪-6-基]-1,3,5-三嗪烷-2,4-二酮;CAS登记号:1258836-72-4;分子式:C16H11F3N44S;相对分子质量:412.05。其结构式如图1。
图1 三氟草嗪的结构式
三氟草嗪纯品为米白色至米黄色的无气味结晶粉末。熔点206℃,相对密度(20℃): 1.58g/mL;在正常大气压下无沸点(225℃以上会发生分解);蒸气压(20℃)1.1x10-10Pa,(25℃)3.2x10-10Pa;油水分配系数LogPow.(30℃)3.33;Henry定律常数小于2.5x10-8Pa·m3/mo1;溶解度:水中(纯水,pH=7.88, 20.1℃)1.78mg/L,其他溶剂中溶解度(g/L,20℃):甲醇10.8,甲苯36.0,乙酸乙酯155.2,二氯甲烷238.4,丙酮423.8,正庚烷0.0265;离解常数pKa=7.59(20℃)。三氟草嗪无爆炸性,无自燃性,不易燃。三氟草嗪原药除了在水中会光降解之外,其与氧化剂和还原剂均没有任何化学不相容性,基本上是无害的。在室温条件下三氟草嗪至少可以稳定储存4年。
毒理学资料:三氟草嗪具有较低的急性经口、经皮和吸入毒性;对于眼睛和皮肤都不具有刺激性,对皮肤无致敏性;鸟类急性毒性:LD50(mg/kg bw):>2000,属低毒;蜜蜂急性经口:LD50(μg/蜂):>100,属低毒;蜜蜂急性接触:LD50(μg/蜂):>100,属低毒;鱼类急性毒性:LC50(96h,mg/L):虹鳟鱼>41,属中毒;藻类急性毒性EC50(48h,mg/L):>1.9;蚯蚓急性毒性:LC50(14d,mg/kg):>500,属中毒。
作用机理
三氟草嗪被国际除草剂抗性行动委员会(HRAC)归入Group E,美国杂草科学协会(WSSA)将其归类为第14组。通过抑制原卟啉原氧化酶,造成产物原卟啉IX的积累,从而干扰叶绿素的合成,使得植物因光合作用受阻而引起植物细胞饥饿和细胞膜的损伤,最终导致植物细胞死亡。
应用
三氟草嗪适用作物众多,除草谱广。主要用于谷物(大麦、粟、燕麦、黑麦、黑小麦、硬质小麦、春小麦、冬小麦等)、玉米、大豆、花生、蔬菜、柑橘树、梨果树、坚果树、休闲地及非作物领域等,防除黑麦草、藜、豚草、早熟禾、马唐、狐尾草、牛筋草、繁缕、猪殃殃、各种自生油菜、野生芥菜、反枝苋、马齿苋、苘麻等禾本科杂草和阔叶杂草。该产品既为PPO抑制剂,又能防除PPO抗性杂草,甚至包括苋属(Amaranthus spp.)、豚草属(Ambrosia spp.)等难治抗性杂草,是重要的抗性管理工具。三氟草嗪也能防除和抑制这些杂草的二次发生。播前、苗前、苗后使用。其也用于非农领域,如造林区、工业绿化、天然牧草等。
登记信息
目前,三氟草嗪原药及制剂产品已先后在澳大利亚、加拿大、美国(待重新批准)、乌拉圭等获得了登记。
2020年5月28日,三氟草嗪原药(商品名Tirexor)在澳大利亚获得全球首个登记;同年7月1日,三氟草嗪的复配产品Voraxor(125 g/L三氟草嗪+250 g/L苯嘧磺草胺悬浮剂)也在澳大利亚获准登记,有效期至2025年6月30日。Voraxor用于小麦、硬质小麦、大麦等,防除一年生黑麦草;播种前施用,不仅能快速防除已发生的主要禾本科杂草,并且对16种主要阔叶杂草提供长达12周的持效作用。此外,Voraxor还用于非农领域,如森林植被,闲置地块建设前除草,建筑物周围除草,以及公共区域或庭院除草等。
2021年1月21日,加拿大有害生物管理局批准登记巴斯夫三氟草嗪原药(Tirexor)及基于三氟草嗪的产品Vulcarus(500 g/L三氟草嗪悬浮剂)和Voraxor(125 g/L三氟草嗪+250 g/L苯嘧磺草胺悬浮剂),有效期到2026年12月31日。制剂产品用于大麦、玉米、豌豆、大豆、小麦、扁豆以及休耕地除草。
2021年5月28日,美国批准了三氟草嗪99.2%原药、41.53%悬浮剂(商品名:TIREXOR)的登记,用于防治玉米、豆类蔬菜、小粒谷物、花生、高粱、大豆、柑橘、棉花、向日葵等多种作物中的阔叶杂草和禾本科杂草。但是由于三氟草嗪喷雾漂移和径流可能会对野生动植物造成损害,如濒危物种大鳞大麻哈鱼(Chinook salmon)和虹鳟鱼(steelhead trout)、大西洋鲟鱼(Atlantic sturgeon)和小齿锯鳐(smalltooth sawfish)以及非目标作物的影响,2022年2月美国环保署宣布在没有首先确保保护濒危物种的措施到位之前,它将不再批准新的农药登记。巴斯夫已同意停止生产和销售三氟草嗪。
2022年7月,巴斯夫在乌拉圭索里亚诺省举办的Expoactiva Nacional展会上推出了全新除草剂Voraxor,推荐在播种前和苗前施用,控制阔叶杂草。
巴斯夫正在进一步扩大三氟草嗪登记范围,已向亚洲、美洲等地区的一些国家提交了登记申请。
化合物专利
三氟草嗪目前仍然是一个专利保护产品,巴斯夫欧洲公司申请的PCT、欧洲、美国、中国的化合物专利都将于2030年6月到期。其发明名称为:Herbicidal Benzoxazinones(除草的苯并噁嗪酮类)。
表1 三氟草嗪专利情况
化合物专利名称 |
申请日 |
到期日 |
WO2010145992 |
2010年6月11日 |
2030年6月10日 |
EP2443102A1 |
2010年6月11日 |
2030年6月10日 |
US2012100991 |
2010年6月11日 |
2030年6月11日 |
CN102459205A |
2010年6月11日 |
2030年6月10日 |
复配研究
三氟草嗪作为一款作用机理新颖的产品,目前国内关于其复配的相关研究还不是很多,大概总结如下:
三氟草嗪与利谷隆的除草组合物。剂型为乳油。三氟草嗪和利谷隆的重量比为1:30-60,三氟草嗪和利谷隆两种活性成分在组合物中的重量百分比为30-70%。该组合物可用于土壤处理,具有显著的增效作用,可以有效防治玉米、大豆田杂草,对于防除田间抗性杂草具有很好的活性,而且安全性好,对后茬作物无影响,是一种理想的除草组合物。
三氟草嗪和异丙隆的除草组合物。三氟草嗪和异丙隆的重量比为1:30--60,两种有效成分在组合物中的重量百分比为25%--61%。把三氟草嗪和异丙隆两种活性成分进行复配后,弥补了单一成分的不足,具有显著地增效作用,且安全性好,是一种理想的除草组合物。
三氟草嗪与扑草净的除草组合物。剂型为乳油。三氟草嗪和扑草净的重量比为1:10-20,三氟草嗪和扑草净两种活性成分在组合物中的重量百分比为30-70%。该组合物主要用于土壤处理,具有显著的增效作用,可以大大降低除草农药组合物的用量,有效防治玉米、小麦、花生田杂草,是一种理想的除草组合物。
三氟草嗪与特丁津的除草组合物。剂型为乳油。三氟草嗪和特丁津的重量比为1:30-60,三氟草嗪和特丁津两种活性成分在组合物中的重量百分比为30-70%。该组合物主要用于土壤处理,具有显著的增效作用,可以有效防治玉米、高粱田杂草,对于防除田间抗性杂草具有很好的活性,而且安全性好,对后茬作物无影响,是一种理想的除草组合物。
三氟草嗪和二氯吡啶酸的除草组合物。三氟草嗪和二氯吡啶酸的重量比为1:1—2,三氟草嗪和二氯吡啶酸两种活性成分在组合物中的重量百分比为10%--60%。该除草组合物在上述配比范围内表现出明显的增效作用,降低了农药的使用剂量,减少了农药成本,且对后茬作物安全性好,是一种理想的除草组合物。
三氟草嗪和氟唑磺隆的除草组合物。剂型为水分散粒剂。三氟草嗪和氟唑磺隆的重量比为5--10:1,两种有效成分在组合物中的重量百分比为5%--80%。将三氟草嗪和氟唑磺隆两种活性成分进行复配后,弥补了单一成分的不足,具有显著增效作用,且安全性好,是一种理想的除草组合物。
小结
三氟草嗪高效、广谱,具有触杀和持效作用,为近20年来的首创。它的上市和推广将给农业增产带来新的变革力量。目前,三氟草嗪仍在专利保护期内。尽管上市之初美国市场即遇到碰壁,但是作为新生力量,三氟草嗪的市场前景可期。