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摘要：近年來,化學農藥的大量使用引起的害蟲抗藥性、農藥殘留、環境污染、食品安全等問題日趨嚴峻,嚴重制約我國社會經濟的可持續發展。使用高效、安全、環境兼容性好的生物農藥,減少化學農藥的使用,是保障我國食品安全和生態安全的重要措施。本文比較了國內外生物農藥界定的差異,詳細介紹了現階段我國生物農藥的登記情況和推廣應用現狀,并就其今后的發展提出了建議和展望。

關鍵詞：生物農藥;登記;推廣;應用

我國耕地面積只有全世界的8%,但化學農藥用量卻占全球35%,為世界第一位。每年使用的化學農藥高達100多萬t。盡管化學農藥的施用確保了農作物的豐產豐收,但不當使用引起的環境污染、農藥殘留超標等問題,迫使科研人員積極研發環境友好型農藥,其中生物農藥受到了政府的高度重視。目前,生物農藥已被列為我國中長期科技規劃的重點攻關項目。經過近70年的發展,我國已經掌握了上百種生物農藥的關鍵技術及產品研制的技術路線,上千個產品獲得登記和推廣應用,其中蘇云金桿菌、枯草芽孢桿菌、木霉菌、乙烯利、赤霉酸、苦參堿、阿維菌素等明星產品深受農戶喜歡,田間廣泛應用。

1生物農藥的定義

[1]生物農藥(biopesticide)是指利用生物活體或生物代謝過程產生的具有生物活性的物質,或從生物體中提取具有農藥作用的物質,作為防治農林作物病、蟲、草、鼠害的農藥。具體類型有:微生物農藥、抗生素農藥、植物源農藥、生物化學農藥、天敵生物、轉基因生物等,即通常所說的生物源農藥。農藥類別涵蓋生物殺蟲劑、生物殺菌劑、生物殺螨劑、生物殺線蟲劑、生物除草劑、生物殺鼠劑。1)微生物農藥(microbialpesticide)是指以細菌、真菌、病毒和原生動物或經基因修飾的微生物活體為有效成分,防治病、蟲、草、鼠等有害生物的生物源農藥。微生物農藥包括以下4類:(1)細菌農藥(bacte-rialpesticide)是指以具有殺蟲、抑菌生物活性,無核膜的原核生物為有效成分的微生物農藥。(2)真菌農藥(fungalpesticide)是指以營養體為分枝管狀菌絲體,細胞壁含幾丁質,繁殖體為各種孢子的吸收異養型真核生物為有效成分的微生物農藥。(3)病毒農藥(virusespesticide)是指以由核酸和外殼蛋白組成病毒粒子的非細胞形態生物為有效成分的微生物農藥。(4)原生動物農藥(protozoapesticide)是指體型微小,以偽足或鞭毛運動的單細胞原生動物為有效成分的微生物農藥。又稱原蟲類農藥。2)生物化學農藥(biochemicalpesticide)是指對防治對象沒有直接毒害,具有生理調節、干擾交配、引誘或抗性誘導等特殊作用的天然或人工合成的農藥。生物化學農藥必須符合下列兩個條件:對防治對象沒有直接毒性,而只有調節生長、干擾交配或引誘等特殊作用;必須是天然化合物,如果是人工合成的,其結構必須與天然化合物相同(允許異構體比例的差異)。生物化學農藥包括以下6類:(1)信息素(pheromone)是指由動植物分泌的,能改變同種或不同種受體生物行為的生物化學農藥。(2)激素(hormone)是指由生物體某一部位合成并可傳導至其他部位起控制、調節作用的生物化學農藥。(3)天然植物生長調節劑(naturalplantgrowthregulator)是指由植物或微生物產生的,對同種或不同種植物的生長發育(包括萌發、生長、開花、受精、坐果、成熟及脫落等過程)具有抑制、刺激等作用或調節植物抗逆境能力(寒、熱、旱、濕和風等)的生物化學農藥。(4)天然昆蟲生長調節劑(naturalinsectgrowthregulator)是指由昆蟲產生的對昆蟲生長過程具有抑制、刺激等作用的生物化學農藥。(5)蛋白類農藥(proteinpesticide)是指由細菌、真菌純化或合成的多肽或蛋白,具有毒性、抑制、抗性誘導及生理調節等生物活性的生物化學農藥。(6)寡聚糖類農藥(oligosaccharidepesticide)是指直接合成或經基因修飾的低分子碳水化合物,具有抑制、抗性誘導及生理調節等生物活性的生物化學農藥。3)植物源農藥(botanicalpesticide)是指有效成分來源于植物體的農藥。4)農用抗生素(agro-antibiotic)是指微生物農藥所產生的用于防治農業有害生物的農藥。5)轉基因生物(transgenicorganism)是指利用外源基因工程技術改變基因組構成,具有防治農業、林業的病、蟲、草等有害生物以及耐除草劑等農業生物。不包括自然發生、人工選擇和雜交育種,或由化學物理方法誘變,通過細胞工程技術等得到的植物和自然發生、人工選擇、人工授精、超數排卵、胚胎嵌合、胚胎分割、核移植、倍性操作得到的動物,以及通過化學、物理誘變、轉導、接合等非重組DNA方式進行遺傳性狀修飾的微生物。6)天敵生物(naturalenemyorganism)是指具有防治農業、林業的病、蟲、草等有害生物的微生物以外的商品化活體。

2國內外生物農藥定義、范疇的差異

[24]不同國家和地區對生物農藥的界定不同。盡管不同國家定義的生物農藥的范疇不同,但所有的生物農藥都包含如下共性和優點:1)天然存在的化學物質或衍生物;2)對非靶標生物低毒;3)在環境中易降解;4)可以應用于有機農業領域;5)對哺乳動物低毒;6)對施藥人員和施藥點附近的居民安全;7)綠色技術;8)無使用限制。

3我國登記注冊的生物農藥有效成分名錄

我國已登記注冊并仍在有效期內的生物農藥有效成分超100種,產品約4966個,(統計結果截至2018年4月,包括單劑和混配藥劑)[5]。其中微生物農藥有效成分32個,產品509個;生物化學農藥有效成分27個,產品668個;植物源農藥有效成分27個,產品414個;農用抗生素有效成分11個,產品3369個;天敵生物有效成分3個,產品6個;至今尚無轉基因生物農藥登記。

4生物農藥的推廣應用現狀及存在的問題

4.1生物農藥的推廣應用現狀

近年來,生物農藥的創制與開發應用得到了政府部門的高度重視與大力支持,設立了“863”等專項資助項目,推動了生物農藥資源的挖掘、新劑型的研發、產業化示范推廣和不同生物農藥標準的制定,促進了我國生物農藥的創新與推廣,并促成了多種新型生物農藥的登記注冊[6]。生物農藥生產企業的隊伍不斷壯大,生產工藝、應用推廣面積和產品質量都有了長足的進步。據統計我國有260多家企業生產生物農藥,約占農藥生產企業的10%,生物農藥制劑年產量約13萬t,年產值約30億元人民幣,分別約占整個農藥總產量和總產值的9%左右,應用面積約2600萬~3300萬hm2•次[6]。某些明星產品如Bt、阿維菌素的年產值及推廣應用范圍可與化學農藥媲美,甚至遠銷國外。Bt年產值約3.5億元,年出口1.5億元左右,阿維菌素年產值15億元,年出口約7億元。白僵菌、綠僵菌等推廣應用效果良好。木霉菌等真菌生物農藥發酵產抗逆性孢子工藝取得突破,廣泛應用于防治蔬菜根腐病、灰霉病等土傳病害[7]。棉鈴蟲核型多角體病毒和黏蟲顆粒體病毒等十多種昆蟲病毒制劑獲得登記。害蟲天敵的生產與利用技術達國際領先水平,例如赤眼蜂的年繁蜂量100億頭左右,應用面積133.3萬hm2以上,是全球應用面積最大的國家。植物源農藥快速發展,至今登記在冊的植物源農藥有效成分約30個,其中苦參堿、印楝素、魚藤酮、蕓苔素內酯和除蟲菊素等植物源生物農藥在我國農業生產實踐中已得到了廣泛的應用,植物源生物農藥的推廣有了長足的進步[8]。從2014年開始,政府在部分地區開展了低毒低殘留農藥示范補貼試點,鼓勵農民使用生物農藥,在上海、山東等地取得了良好的效果,極大地推動了生物農藥的應用[9]。

4.2生物農藥推廣應用中存在的問題

盡管生物農藥的應用推廣面積呈穩步上升的趨勢,但生物農藥在農業生產中的普及和應用步伐十分滯緩,生物農藥的開發生產熱與應用滯緩呈現出強烈的反差,生物源農藥在整個農藥產業中的比重還很低,且與歐美發達國家相比仍存在不小的差距。制約生物農藥推廣應用的主要因素有如下幾個方面。

4.2.1政策因素

1)生物農藥的登記制度不夠完善。我國生物農藥的登記仍在沿用化學農藥的標準,缺乏獨立的體系和登記標準,同時登記費用較高,小企業難以承受,致使生物農藥登記困難,亦成為生物農藥難以走向市場的制約因素之一[7]。建議成立生物農藥登記管理專家委員會,如美國EPA早在1995年就成立了生物農藥分類委員會,還設立了生物農藥與污染防治處,專門負責生物農藥登記管理。為了減少農藥企業的負擔,在1984年公布了《生物農藥注冊指南》,2007年又《生物農藥登記資料規定》。通過分階段評審,在第1階段沒有發現有關影響和問題的,減免生物農藥登記部分資料,如可豁免生物農藥的殘留和MRL值等試驗數據[2]。2)政策扶植力度不夠。發達國家在政策、資金、平臺建設等方面對生物農藥予以全面扶持,通過統防統治進行推廣。部分在農業科技開發中投入低于中國的發展中國家如印度也對生物農藥給予了補貼。我國生物農藥產業雖然經歷了60多年的發展,但對生物農藥的示范補貼工作起步較晚,2014年開始試點,2015年中央一號文件強調要大力推廣低毒低殘留農藥,同時《2015年種植業工作要點》指出,農業系統要擴大低毒生物農藥示范補貼試點范圍。政策的扶持極大地促進了生物農藥產業的發展,但由于其是個稚嫩的產業,產業市場規模、生產結構和生產效率還不能適應農業發展的需要,導致目前的補貼杯水車薪,力度和覆蓋范圍遠遠不夠,除了北京、上海等經濟實力較強的省市推廣應用良好外,其他地區的扶持力度均有待加強。

4.2.2生物農藥產品自身因素

1)生物農藥見效慢,藥效受環境因素影響較大。由于生物農藥以預防為主,在發生后的防治中見效比較慢,加之產品本身易受溫度、濕度、光照、稀釋用水pH等環境因素的影響,穩定性不如化學農藥,且使用技術復雜,農民又缺乏對生物農藥的藥理特性和使用技術的認知,導致使用效果不理想,因此在病蟲害發生時農民往往首選化學農藥。另外,多數生物農藥在存儲和運輸中易發生有效成分的降解或活體微生物數量下降,直接影響藥效,提高生物農藥的成本。2)產品數量少,性價比低。生物農藥產品約占我國登記農藥總數的11%~13%。目前登記的產品中數量較多的有蘇云金桿菌、乙烯利、赤霉酸、苦參堿、春雷霉素、井岡霉素、阿維菌素、甲氨基阿維菌素、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽,其他登記的產品數量基本不超過10個。生物農藥大多是通過微生物發酵提取、活體微生物的培育、植物提取等手段生產制備,其生產的復雜性遠超化學農藥,使得其成本居高不下。生物農藥是環境友好型農藥,長遠來看對改善生態環境有重要貢獻,對社會經濟發展也有促進作用,但這些效益難以體現在短期的產品回報中,農民高額的投入無法獲得預期的回報,最終傳導為生物農藥的使用性價比低[10]。3)防治譜窄,具有明顯的選擇性。大多數微生物農藥、信息素、天敵生物等對靶標生物有明顯的選擇性,有的甚至表現專一性,即只對部分靶標生物有效。這既是生物農藥的優點,也是它的不足。

4.2.3企業因素

1)生物農藥生產企業規模小且分散。我國現有的微生物農藥企業大多數為小型鄉鎮企業,生產裝備和技術落后,商品的劑型化程度低,產品質量的穩定性也不高。企業資金短缺,技術研發能力不足,企業注重眼前利益,沒有長遠規劃,導致生產的生物農藥品種重復性較高,企業之間往往是低水平競爭。2)經營單位多而散,人員素質低,經營行為難規范。我國農藥經營單位多而散,主體素質差,農民用藥主要由個體戶供應。據調查,全國共有農藥經營單位35萬多個,經營人員60多萬,90%農藥經營者的文化程度在高中及以下學歷,近八成的經營單位人員組成在3人以下。3)宣傳、示范不到位。農民對生物農藥缺乏感性的認識,他們對一些常用農藥非常熟悉,使用效果也不錯,認為沒必要冒險去換新農藥,并且農藥選錯了,將會給一年的生產帶來無法彌補的損失。加上我國地域寬廣,各地溫差、濕度、氣候差異大,同一種農藥對不同地方的農作物效果不同,這就需要企業和科技人員深入農村,示范到戶,讓農民親眼看見生物農藥的效果,這是我國生物農藥企業拓寬市場的關鍵。4)虛假宣傳,不顧客觀事實。生物農藥雖然具有高效、低殘留、不破壞生態環境、有利于食品安全等優點,符合“綠色防控”理念發展的需求。但在現階段生物農藥是無法替代化學農藥而廣泛應用于農業生產的,必須理性地認識到化學農藥仍然是農業生產中病蟲草害防治的主力軍。不顧客觀事實的虛假宣傳或誘導,不僅不利于生物農藥的推廣和科學用藥的理論傳播,相反可能誤導消費者,給消費者帶來不必要的損失,從而給生物農藥的推廣帶來負面影響[10]。5)假冒偽劣產品泛濫。據農資導報報道,2017年農業部共抽檢農藥樣品5029個,其中不合格樣品557個,不合格率為11.1%,其中,生物農藥產品合格率僅為57.7%。存在的主要問題包括,標明的有效成分未檢出、擅自添加其他農藥成分、有效成分含量不符合要求、部分產品被標稱生產企業確認為假冒產品。

5前景展望及建議

眾所周知,化學農藥對人類健康和生態環境造成了許多不利的影響,為了保障食品安全和人類健康,監管當局禁/限用了許多高毒高殘留農藥。另外,農藥的不科學使用加劇了有害生物抗藥性的發展,導致可以使用的高效、低毒、環境友好型農藥品種越來越少。生物農藥既能有效控制有害生物又對人畜低毒,滿足了生產者、消費者和管理當局的需求,因此獲得了越來越多的關注,是當前和今后發展的熱點領域。研發一個新化學農藥的難度越來越大,據估計需要花費約2.5億美元,耗時約10~20年,但登記一個新的生物農藥只需要花費約300萬~500萬美元,耗時3年左右[11]。生物農藥的這一優勢吸引了眾多企事業單位資金和人員的投入,這將極大地推動生物農藥產業的發展。生物農藥在有機農業生產中大有作為。國外有機農業普遍接受來源于植物或微生物的生物農藥的應用[12],溫室的特殊環境也適合生物農藥的應用。今后隨著有機農業的發展,對生物農藥的需求將越來越大。生物農藥是有害生物綜合治理措施中的重要組成成分。生物農藥具有環境兼容性的優點,對授粉昆蟲和其他天敵生物無害,常與其他生物防治措施、農業耕作措施和化學農藥綜合應用于有害生物的治理[13],這種結合使生物農藥突破了只在小生態農業和園藝植物中應用的局限,拓展了生物農藥的應用范圍。近年來,隨著公眾對綠色健康食品需求的增加和環境保護意識的增強,生物農藥的市場需求量越來越大,但尚不足以使生物農藥的生產和應用產生質的變化,與化學農藥相比仍差距較大。為了充分發揮生物農藥潛在的應用價值,提高其有效性、多樣性和經濟適用性,擴大其應用面積,提出如下建議:1)完善生物農藥的登記管理制度。根據生物農藥低毒、在環境中容易降解等特點,制定適宜生物農藥登記的政策法規。2)加大對低毒低殘留生物農藥的補貼力度和補貼范圍,加強生物農藥使用技術的宣傳培訓,指導農民科學合理使用生物農藥。3)加強生物農藥的監管力度,嚴厲打擊假冒偽劣產品,提高生產經營準入門檻,規范農藥經營秩序。4)鼓勵企事業單位研發新的生物農藥品種、新劑型和配套的使用技術,優化產品的生產工藝,提高投入產出比,降低生物農藥的生產成本。

作者：劉曉漫,曹坳程*,王秋霞,顏冬冬；歐陽燦彬；李園 單位：中國農業科學院植物保護研究所