Produk perlindungan tumbuhan biologi dan biostimulan – cabaran formulasi

Produk perlindungan tumbuhan memainkan peranan penting dalam melindungi tanaman daripada perosak, rumpai, penyakit dan kulat, manakala biostimulan menyokong tumbuhan daripada keadaan cuaca buruk dan memperbaiki keadaan keseluruhannya. Kegunaannya tidak dapat diragui. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pencarian pengganti racun perosak kimia telah dipergiatkan, dengan alternatif biologi semakin penting. Kategori ini termasuk bahan semula jadi yang mengawal perosak melalui mekanisme biokimia semula jadi. Ini adalah bahan yang berasal dari tumbuhan atau haiwan (contohnya minyak, saponin, asid organik) atau metabolit bakteria (contohnya spinosad, abamektin, toksin Bt). Dalam kes pengawal selia pertumbuhan tumbuhan, persediaan yang mengandungi bahan semula jadi seperti auksin, sitokinin dan giberelin juga telah dibangunkan [ 2].

Produk perlindungan tumbuhan biologi juga termasuk makroorganisma dan mikroorganisma. Mikroorganisma yang merupakan bahan aktif dalam biopreparasi termasuk virus, bakteria (terutamanya Bacillus dan Pseudomonas ) dan kulat ( Trichoderma, Beauveria , Coniothyrium, Matharhizium, Pythium ) ^[2] .

Kemajuan yang ketara juga telah dicapai dalam pembangunan biostimulan yang menyokong proses biologi dalam tumbuhan. Terdapat banyak produk yang terdapat di pasaran berdasarkan: ekstrak rumpai laut, ekstrak tumbuhan, asid amino dan protein, asid humik dan mikroorganisma. Kumpulan yang terakhir adalah unik kerana mikroorganisma boleh menyokong tumbuhan dalam pelbagai cara: dengan menggalakkan perkembangan sistem akar, menukar nutrien kepada bentuk yang lebih mudah didapati, dan juga memerangi serangga atau kulat. Oleh itu, biostimulan berasaskan mikroorganisma selalunya juga boleh didaftarkan sebagai produk perlindungan tumbuhan ^{[ 3, 4, 5]} .

Kedua-dua kumpulan agrokimia yang diterangkan di atas bertindak dengan cara yang sangat spesifik, mudah terbiodegradasi dan selamat untuk alam sekitar dan pengguna, dan, yang paling penting, meningkatkan hasil tanaman ^{[ 3]} dengan sangat berkesan.

Persediaan biologi berdasarkan mikroorganisma

Produk perlindungan tumbuhan mikrobiologi merupakan kelas biopestisid yang paling banyak digunakan dan dikaji . Ini adalah persediaan yang mengandungi mikroorganisma seperti bakteria, kulat dan virus.

Pestisid mikrobiologi membunuh larva serangga atau menghalang pertumbuhan rumpai di ladang yang ditanam. Ia bertindak ke atas patogen dan perosak tumbuhan melalui pelbagai mekanisme, seperti penghasilan toksin, rembesan enzim, sebatian meruap, penjajahan langsung atau penggunaan perumah. Ia boleh mengawal pelbagai jenis perosak, walaupun setiap bahan aktif individu agak spesifik. Ia dicirikan oleh keupayaannya untuk berpotensi membiak pada tanaman selepas penggunaan. Ia juga menggalakkan pertumbuhan tumbuhan dan meningkatkan kualiti tanaman ^[6] .

Biostimulan dan produk perlindungan tumbuhan berasaskan Bacillus

Pelbagai spesies bakteria boleh digunakan terhadap patogen tumbuhan bawaan tanah, serangga perosak atau nematod parasit tumbuhan. Ini adalah bakteria pembentuk spora, termasuk Bacillus (contohnya B. amyloliquefaciens, B. subtilis dan B. thuringiensis ) dan Streptomyces , serta spesies bukan pembentuk spora daripada genera seperti Pasteuria dan Pseudomonas ^[2] .

Biostimulan berasaskan bakteria Bacillus menduduki tempat istimewa di kalangan agen mikrobiologi yang digunakan dalam pertanian. Ia terdiri daripada spora liofilisasi yang dicampur dengan bahan tambahan danadjuvan (bahan sokongan) dan membawa beberapa manfaat kepada tumbuhan ^[7] .

Kepelbagaian metabolik dan genetik Bacillus spp . membolehkannya menyesuaikan diri dengan keadaan persekitaran yang berbeza. Telah ditunjukkan bahawa bakteria yang berkaitan dengan tumbuhan meningkatkan daya tahannya terhadap tekanan yang disebabkan, contohnya, oleh kemasinan tanah atau kemarau. Mereka juga mampu menghasilkan fitohormon (hormon tumbuhan) yang mempunyai kesan positif terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan ^{[ 7].}

Kunci kejayaan – formulasi yang disediakan dengan baik

Proses perumusan penyediaan biopestisid membawa kepada penghasilan produk akhir dengan mencampurkan komponen mikrobiologi dengan pelbagai pembawa dan adjuvan untuk perlindungan yang lebih baik terhadap keadaan persekitaran, kemandirian agen biologi yang lebih baik, dan peningkatan bioaktiviti dan kestabilan penyimpanan ^[6] .

Formulasi biopestisid boleh dibahagikan kepada jenis cecair dan kering . Persediaan cecair boleh berasaskan air, minyak sayuran, ester berdasarkan minyak ini, alkohol lemak, laktida atau gabungannya. Persediaan berasaskan air (pekatan suspensi (SC), emulsi pekat (EW), suspensi kapsul (CS) , dsb.) memerlukan penambahan bahan lengai seperti penyebar , pengemulsi , agen pembasahan , pemekat, pengubah reologi , monomer penghubung silang, pewarna, sebatian antibeku dan nutrien tambahan. Bergantung pada jenis formulasi, proses formulasi melibatkan pencampuran mudah atau ricih tinggi, pengisaran basah atau pempolimeran in situ . Formulasi kering (serbuk larut (WP) dan granul larut (WG), granul (GR) atau tablet (TB) untuk aplikasi langsung , dsb.) boleh dihasilkan menggunakan pelbagai teknologi seperti pengeringan semburan, pengeringan beku, pengeringan udara, dengan atau tanpa penggunaan katil bendalir. Terdapat juga beberapa teknik granulasi: granulasi basah melalui salutan, granulasi kering melalui pemadatan dan penghancuran serbuk, serta melalui penyemperitan dan sferonisasi. Di sini juga, pengikat, pembawa, penyebar, agen pembasahan, dsb. ditambah.

Formulasi biopestisid dan biostimulan yang paling popular ialah: SL, OD, CS dan WP atau WG. Seperti yang telah disebutkan, mikroorganisma amat sensitif terhadap faktor luaran seperti sinaran suria, kelembapan atau turun naik suhu penyimpanan yang berlebihan, oleh itu formulasi OD dan CS amat sesuai untuknya. Minyak melindungi mikroorganisma daripada sinaran UV, melindunginya daripada kelembapan dan melindunginya daripada perubahan suhu. Dalam formulasi CS, mikroorganisma dibungkus dalam kapsul, yang juga menjadikannya kurang terdedah kepada faktor luaran. Endospora atau spora bakteria dan kulat boleh dikeringkan, itulah sebabnya ia juga terdapat dalam formulasi WP dan WG. Kebanyakan ekstrak yang digunakan sebagai biostimulan sangat larut dalam air dan boleh diawet dengan bahan pengawet, itulah sebabnya ia sering ditemui dalam formulasi SL ^{[ 7, 8]} .

Organisma yang digunakan dalam formulasi digantung dalam pembawa yang sesuai, yang ditambah dengan bahan tambahan untuk memaksimumkan kemandirian, mengoptimumkan aplikasi pada sasaran dan melindungi organisma selepas aplikasi ^{[ 7, 8]} .

Formulasi mengandungi satu atau lebih bahan aktif dan beberapa bahan tambahan untuk meningkatkan keberkesanannya. Ini termasuk bahan penyelamat (pelindung racun herba), sinergis, pembawa, bahan pemekat dan pelekat, agen pembasahan dan lain-lain.

Cabaran perumusan

Keberkesanan produk perlindungan tumbuhan biologi sebahagian besarnya bergantung pada bentuknya. Persediaan ini, yang berasaskan bahan semula jadi, jauh lebih sensitif terhadap keadaan persekitaran berbanding bahan kimianya. Ini khususnya benar untuk biostimulan berasaskan bakteria Bacillus . Oleh itu, industri menghadapi beberapa cabaran formulasi untuk memastikan mikroorganisma hidup kekal berkesan dan stabil dalam tempoh masa yang panjang ^{[ 7, 8]} .

Kepekaan mikroorganisma terhadap faktor persekitaran

Sesetengah mikroorganisma tidak stabil dan cepat terurai apabila terdedah kepada cahaya, udara atau suhu tinggi. Tempoh tindakan yang singkat dan keberkesanan yang berubah-ubah mengehadkan bilangan bahan semula jadi yang boleh dipasarkan dalam sektor produk perlindungan tumbuhan. Satu penyelesaian dalam bidang ini ialah pembangunan formulasi yang lebih stabil dan berkesan yang memaksimumkan daya maju dan keberkesanan derivatif, terutamanya Bacillus . Mikroenkapsulasi merupakan kemajuan yang ketara. Dalam proses ini, spora diliputi dalam matriks pelindung yang melindunginya daripada tekanan persekitaran. Lapisan secara beransur-ansur terurai, melepaskan bakteria pada tempat dan masa yang betul ^[8] .

Pelepasan bahan aktif yang terkawal

Pelepasan bahan aktif yang terkawal meningkatkan keberkesanannya, sekali gus mengurangkan keperluan untuk aplikasi yang kerap dan mengurangkan kos keseluruhan. Salah satu penyelesaian yang kerap digunakan ialah penggunaan mikrokapsul yang dinyatakan di atas. Matriks khusus juga digunakan, yang melepaskan bahan sebagai tindak balas kepada rangsangan tertentu, contohnya perubahan pH atau kelembapan. Penyelesaian yang menarik ialah penggunaan pembawa polimer. Penggunaan polimer terbiodegradasi sebagai pembawa untuk penghantaran bahan yang disasarkan dan terkawal kepada tumbuhan melalui daun atau akar adalah sangat menjanjikan ( ). Pelepasan berlaku secara perlahan apabila polimer dipecahkan (bergantung pada lokasi) oleh cahaya matahari atau mikroflora tanah. Kadar pelepasan biopestisid boleh dikawal dengan menggunakan monomer yang berbeza dan bahan tambahan penghubung silang dan memilih nisbah yang sesuai. Contoh yang sama menarik ialah penggunaan struktur nanoporous ^{[ 8, 9]} .

Pengenalan nanoformulasi ke pasaran

Nanoteknologi berpotensi untuk menawarkan penyelesaian baharu bagi meningkatkan keberkesanan biopestisid. Satu contohnya ialah penciptaan salutan nanometrik yang melindungi bahan aktif daripada faktor luaran. Kemajuan dalam penciptaan nanoemulsi menawarkan kemungkinan yang menarik. Dalam kes ini, bahan aktif disebarkan dalam pembawa cecair. Persediaan sedemikian dicirikan oleh kebolehsebaran yang lebih besar, membolehkan liputan sekata pada tumbuhan. Di samping itu, saiznya yang kecil membolehkan penembusan yang lebih baik dan tindakan yang lebih disasarkan.

Pengenalan nanoformulasi ke pasaran merupakan peluang yang hebat, tetapi juga membentangkan beberapa cabaran dan keraguan. Salah satu yang paling ketara ialah kos pengeluaran yang agak tinggi, serta kesan jangka panjang yang masih tidak diketahui daripada memperkenalkan bahan nano ke dalam persekitaran ^{[ 8]} .

Formulasi pelbagai fungsi untuk perlindungan tumbuhan yang komprehensif

Satu hala tuju yang menarik dalam pembangunan formulasi biopestisid ialah gabungan sinergi strain Bacillus dengan agen biokawalan atau biostimulan lain untuk menghasilkan persediaan pelbagai fungsi yang menyediakan perlindungan tumbuhan yang komprehensif dan menyokong pertumbuhan tumbuhan. Strain yang berbeza mempunyai kesan dan sifat yang berbeza, dan menggabungkannya memberikan sokongan yang komprehensif untuk tumbuhan. Di samping itu, penambahan bahan sokongan lain, seperti asid humik atau ekstrak alga, dapat meningkatkan lagi tindakan bakteria. ^{[ 3, 6, 7]}

PCC Exol sebagai pembekal penyelesaian untuk formulasi biopestisid dan biostimulan

Pengilang surfaktan PCC Exol telah menyokong industri pertanian dengan produk dan nasihat teknikalnya selama bertahun-tahun. Kami juga sentiasa mencari penyelesaian optimum untuk formulasi biopestisid dan biostimulan yang diterangkan di atas, oleh itu kami boleh mengesyorkan beberapa produk kami untuk kategori ini.

Untuk formulasi SL, kami menawarkan pelbagai pilihan agen pembasahan, penambah pembentukan dan pengekalan semburan, dan penembus kutikel daun yang meningkatkan penyerapan . Semua produk ini mudah terbiodegradasi dan tidak berbahaya kepada alam sekitar. Sebagai agen pembasahan, kami amat mengesyorkan produk yang dibangunkan khusus untuk tujuan ini, seperti EXOwet D15 , EXOwet L5, EXOwet T7 dan EXOwet OS . Banyak produk daripada kumpulan ROKAnol juga mempunyai sifat pembasahan yang baik, dengan NL8P4 , L5P5 , siri DB, siri GA dan siri ID. Sebagai agen yang meningkatkan pembentukan dan pengekalan semburan, kami mengesyorkan siri ROKAmer , termasuk ROKAmer G4300 dan G3800 , dan khususnya ROKAmer 6500 atau versi berasaskan air dan lebih mudah, ROKAmer 6500W . Sebagai penembus kutikel daun, kami mengesyorkan produk berasaskan asid lemak tak tepu atau alkohol lemak dengan medium HLB : ROKAcet O7 atau ROKAnol O10 ^[10] .

Dalam formulasi OD, adalah perlu untuk memastikan kestabilan suspensi dan pengemulsian fasa minyak yang mencukupi selepas penambahan kepada air, oleh itu surfaktan yang menggabungkan kedua-dua fungsi ini berfungsi dengan baik. Di samping itu, surfaktan ini tidak boleh membahayakan mikroorganisma, oleh itu kami mengesyorkan yang berikut untuk formulasi ini: ROKAcet daripada siri R dan kumpulan produk ROKwin dan ROKwinol , yang juga mempunyai kesan positif terhadap sifat semburan dan meningkatkan keberkesanan penyemburan ^{[ 10]} .

Dalam formulasi CS , pengemulsian fasa minyak yang mencukupi semasa pempolimeran antara muka atau in situ mesti dipastikan, yang memerlukan pemilihan pengemulsi dan koloid pelindung yang tepat, jika tidak, misel akan bergumpal bersama dan kapsul akan menjadi saiz yang tidak sesuai. Di samping itu, banyak pelarut dan pengemulsi yang digunakan untuk mengkapsulkan bahan konvensional membunuh mikroorganisma, itulah sebabnya minyak sayuran dan pengemulsi yang dipilih dengan sewajarnya paling biasa digunakan. Selepas proses enkapsulasi, agen pembasahan dan penyebar air yang sesuai harus ditambah. ROKAnol atau ROKAmer yang sama yang digunakan dalam formulasi SL boleh digunakan sebagai agen pembasahan. ROKAmers juga menstabilkan suspensi dengan bertindak sebagai ko-dispersan. Kami mengesyorkan EXOfos PT K25 atau PT K60, SULFOROKAnol TSP95, EXOdis PC40 , Rodys OP dan Rodys KP ^{[ 10]} sebagai dispersan.

PCC Exol juga menyediakan nasihat teknikal untuk menyelesaikan pelbagai masalah berkaitan formulasi dan membangunkan produk atau varian baharu daripadanya atas permintaan pelanggan. Kami menggalakkan anda untuk melayari katalog produk kami dan menghubungi kami.