新烟碱类杀虫剂因广谱、高效、内吸性好，已成为农业害虫防控的主流药剂，其中噻虫嗪凭借其优异杀虫活性与持效性得到广泛应用。但传统农药施用方式存在严重短板，如叶面喷雾易出现雾滴漂移、反弹、流失，约 90% 农药无法到达靶标，利用率极低；同时，该类药剂对蜜蜂、家蚕等非靶标生物毒性高，土壤与农产品残留还会威胁生态与人体健康。
为解决喷雾施药固有的缺陷，根部施药技术凭借根系吸收–蒸腾拉力传导机制展现出独特优势。根部施药技术虽能减少流失、提升安全性，但传统根施制剂仍面临释放与需求不匹配、持效期短、空间分布不均等问题，导致有药无效、虫害复发，依然无法解决利用率低的痛点。
因此，控释技术可精准调节农药释放速率、延长持效期、降低环境风险，成为绿色农药制剂的重要方向。同时，农药与营养物质协同的药肥一体化模式，能同步实现防虫与促生，契合现代农业减量增效需求。其中甘氨酸作为常见氨基酸，可促进作物氮吸收与光合作用，改善生长状态。
基于此，安徽农业大学罗健教授团队在中科院农林科学类一区Top期刊《Pest Management Science》上发表论文，该论文针对传统制剂利用率低、无促生功能、环境风险高的难题，设计甘氨酸 / 铁 (III) 基噻虫嗪核壳控释颗粒，以期实现控释防虫、提升利用率、促进作物生长、降低环境风险的多重目标，为功能型控释农药提供新思路。
噻虫嗪控释颗粒（TMX-GR）的制备
TMX‑GR以羧甲基纤维素钠与噻虫嗪悬浮剂为原料，经搅拌、超声制得混合液，再滴入铁 (III) 溶液形成微球，经洗涤后浸入甘氨酸溶液配位组装，最终风干得到成品。研究采用控制变量法，分别改变铁 (III) 浓度、物料配比、甘氨酸浓度及注射器规格，制备出一系列释放性能不同的控释颗粒，实现工艺参数的系统优化。
核壳型缓释颗粒的表征
核壳结构表征：通过下图（A）和(B）可以说明成功制备清晰核壳结构噻虫嗪控释颗粒（TMX-GR），干燥后平均粒径1.53 mm，核层致密、壳层密实，可增强农药束缚能力。
傅里叶变换红外光谱（FTIR）：证实铁 (III) 与 CMC-Na、铁 (III) 与甘氨酸之间存在配位 / 螯合作用，结构稳定。
EDS / 元素 mapping分析：检测到噻虫嗪特征 S、Cl 元素，证明噻虫嗪成功且均匀负载。
释放形貌验证（SEM）：如图（G）和（H），释放前农药晶体嵌入三维网络，释放后晶体消失，农药有效释放。
载药率测试（HPLC）：TMX-GR 载药率达50.30%。
释放性能与动力学：释放曲线呈先快速释放、后逐渐减缓的趋势，48 h 基本完全释放，符合一级动力学模型。
图. 干燥后的噻虫嗪（TMX）核壳控释颗粒（TMX-GR）的剖面图像（A）；通过扫描电子显微镜（SEM）获得的“核壳”结构剖面图像（B）；能量色散X射线光谱（EDS）谱图（C）；映射图像（D-F）；释放前（G）和释放后（H）的TMX-GR剖面图像；以及TMX-GR的释放曲线（I）。
铁 (III) 含量对控释颗粒的影响
采用不同浓度（1%、3%、5%、7%）铁 (III) 制备的四种控释颗粒（TMX-GR-F1、TMX-GR-F3、TMX-GR-F5、TMX-GR-F7），四种颗粒在干燥前后的平均粒径均无显著差异，干燥后粒径稳定在1.53 mm，；铁 (III) 浓度越高，对应的颗粒核层越致密，载药率越高、释放越慢；释放符合一级动力学。
图. 干燥图像和横截面扫描电子显微镜（SEM）图像（A-D）、噻虫嗪（TMX）核壳控释颗粒（TMX-GR）-F1、TMX-GR-F3、TMX-GR-F5和TMX-GR-F7的农药负载效率（E）、累积释放特性（F）。
物料配比对控释颗粒的影响
通过调节羧甲基纤维素钠（CMC-Na）与 20% 噻虫嗪悬浮剂（SC）的配比（3:1、2:1、1:1、1:2），制备了四种控释颗粒（记为 TMX-GR-P1、TMX-GR-P2、TMX-GR-P3、TMX-GR-P4））。干燥前四种颗粒粒径均为2.60 mm；随着CMC-Na 比例越高，对应干燥后粒径越小、核层越致密，载药率与释放速率均降低，该释放行为符合一级动力学。
图. 噻虫嗪（TMX）核壳型控释颗粒（TMX-GR）-P1、TMX-GR-P2、TMX-GR-P3和TMX-GR-P4的干燥图像和横截面扫描电子显微镜（SEM）图像（A-D）、农药负载效率（E）、累积释放曲线（F）。
甘氨酸（Gly）含量对控释颗粒的影响
利用不同浓度（0、1%、5%、10%）的甘氨酸溶液制备出四种控释颗粒（TMX-GR-G0、TMX-GR-G1、TMX-GR-G5、TMX-GR-G10）。对应的颗粒在干燥前后的平均粒径均无显著差异；随着甘氨酸浓度升高使相应的壳层增厚、载药率下降；当甘氨酸浓度为0–5%时，对应体系的释放速率随浓度升高减慢，而当甘氨酸浓度为10% 时，其初期释放加快，随后持续缓慢释放的特点。
图. 噻虫嗪（TMX）核壳型控释颗粒（TMX-GR）-G0、TMX-GR-G1、TMX-GR-G5和TMX-GR-G10的干燥图像和横截面扫描电子显微镜（SEM）图像（A-D）、农药负载效率（E）、累积释放曲线（F）。
粒径对控释颗粒的影响
采用不同规格注射器制备出四种不同粒径大小的颗粒（TMX-GR-S1、TMX-GR-S2、TMX-GR-S3 和 TMX-GR-S4）。干燥后四种颗粒粒径依次为 2.64、2.06、1.53 和 1.19 mm，颗粒粒径有所减小，但颜色无明显变化。颗粒粒径与载药率呈正相关，不同粒径颗粒释放速率无显著差异，其释放行为符合一级动力学。
图. 噻虫嗪（TMX）核壳控释颗粒（TMX-GR）-S1、TMX-GR-S2、TMX-GR-S3和TMX-GR-S4的干燥图像和横截面扫描电子显微镜（SEM）图像（A-D）、农药负载效率（E）、累积释放曲线（F）。
综上所述，该研究构建了一套完整的控释颗粒性能调控体系：羧甲基纤维素钠与 20% 噻虫嗪悬浮剂的物料配比及铁 (III) 含量是调控核层结构的主要因素；甘氨酸是调控包覆壳层的关键因素；粒径参数则主要决定载药率高低。
噻虫嗪在土壤及结球甘蓝中的含量动态变化
该研究系统考察了不同施药方式下，噻虫嗪在土壤和结球甘蓝植株中的动态分布规律，噻虫嗪在基质中线性关系良好，满足残留检测要求。其中，①30% SC 叶面喷雾土壤初始沉积4.80 mg/kg，28 d后削减超 90%，而在甘蓝中 28 d后低于有效浓度2.67 mg/kg；②3% 噻虫嗪颗粒剂（SP）在第 5 d达到峰值6.87 mg/kg，35 d 失效；③TMX‑GR 峰值延后至 15–28 d，49–63 d 仍持效，有效防治期较 30% SC 延长57.14%–100%，较 3% SP 延长37.5%–75%，释放速率可调、持效期显著提升。
图. 噻虫嗪（TMX）在土壤（A）和甘蓝（B）中的动态剂量变化。
控释颗粒对甘蓝蚜虫的温室防治效果
5 mg / 株时，TMX-GR 高防效（＞90%）达 28–34 d，较 30% SC 延长 18–24 d、较 3% SP 延长 14–20 d；10 mg / 株时，高防效持效达 44–56 d，显著优于常规制剂；控释颗粒可减少施药次数，且壳层甘氨酸可缓解高剂量药害，兼顾防效与作物安全。图. 噻虫嗪（TMX）制剂在5 mg/株（A）和10 mg/株（B）剂量下，对天数的控制效率（n=3，P<0.05）均超过90%。
噻虫嗪控释颗粒的安全性评价
30% SC 处理抑制甘蓝生长，使株高、根长、鲜重、干重分别降低了13.2%、21.89%、17.73%、14.17%；TMX‑GR 能够显著促进甘蓝生长，株高增加了13.90%~29.75%、鲜重增加了50.33%~95.23%、干重增加了45.83%~65.83%，叶绿素最高增加了222.97%，可溶性糖增加了15.41%~56.07%。
图. 不同处理对结球甘蓝（Brassica oleracea var. capitata L.）植株形态（A）、株高（B）和根长（C）、鲜重（D）和干重（E）、叶绿素（F）和可溶性糖（G）的影响。
该研究基于配位化学制备出核壳结构噻虫嗪控释颗粒 TMX-GR，核层由羧甲基纤维素钠与铁 (III) 交联而成，壳层由甘氨酸 / 铁 (III) 配位构建。该颗粒结合根区施药可延长持效期、提升防效、减少用药次数，甘氨酸兼具载药与促生双重作用，实现药肥协同。该研究揭示了核壳调控机制，为功能控释体系提供新思路，但产品登记仍需完善环境与毒理数据以满足国内外法规要求。
引用信息：
Pest Manag Sci 2026; 82: 803–814
DOI号（在线访问）：
https://doi.org/10.1002/ps.70237本文内容源于已发表的学术论文，是原作者智慧的结晶。我们在此分享，仅供学术探讨与参考，一切权利归原作者所有。如有侵权/错误，请联系删除/更正。以上解读来自于个人观点，请专家学者们批评指正。在文末点击“阅读原文”可直达原文网站。需要下载原文可联系小编。
撰稿：李颖（仲恺农业工程学院，2024级制药与精细化工研究生）
审核：左继浩（仲恺农业工程学院，化工与材料学院专任教师）
投稿邮箱：zuojihao@zhku.edu.cn
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