高效低風(fēng)險才是好農藥

　　關(guān)注農藥行業(yè)發(fā)展的人會(huì )注意到，近期，農業(yè)部相繼發(fā)布4項公告，其中都強調高效低風(fēng)險農藥在農產(chǎn)品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境安全中的積極作用。記者獲悉，在實(shí)際工作中，高效低風(fēng)險已經(jīng)成為農業(yè)部有關(guān)部門(mén)對農藥進(jìn)行登記時(shí)會(huì )考慮的一個(gè)重要因素。

　　何謂低風(fēng)險農藥？為什么要在我國推廣農藥高效低風(fēng)險的理念？近日，《中國科學(xué)報》記者采訪(fǎng)了在我國率先提出農藥高效低風(fēng)險理念的中國農業(yè)科學(xué)院植物保護研究所副所長(cháng)鄭永權研究員及其團隊。2017年1月9日，“農藥高效低風(fēng)險技術(shù)體系創(chuàng )建與應用”項目成果獲得了2016年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。

　　隱藏的農藥風(fēng)險

　　氟蟲(chóng)腈是一種典型的高效低毒低殘留農藥，殺蟲(chóng)譜廣，對蚜蟲(chóng)、葉蟬、飛虱、鱗翅目幼蟲(chóng)、蠅類(lèi)和鞘翅目等重要害蟲(chóng)有很高的殺蟲(chóng)活性，對作物無(wú)藥害。過(guò)去，氟蟲(chóng)腈常用于田間病蟲(chóng)害防治。

　　然而不久后，人們發(fā)現蜜蜂對氟蟲(chóng)腈非常敏感。一只蜜蜂采集帶有極微量氟蟲(chóng)腈的花粉后，有時(shí)候并不會(huì )直接死亡，而是把這種花粉帶回巢穴。久而久之，就會(huì )造成整箱或整窩蜜蜂的死亡。因此氟蟲(chóng)腈被禁止使用了。

　　又如磺酰脲類(lèi)除草劑，每畝地僅用1到2克就可有效殺滅雜草，可以說(shuō)是非常低毒低殘留的農藥了。但其留在土壤中會(huì )造成后茬作物死亡或植株矮小。因此也是一種高風(fēng)險的農藥。

　　“過(guò)量施藥、后茬作物藥害、農藥殘留超標、水生生物中毒死亡、蜜蜂等益蟲(chóng)大量死亡、毒生姜事件等，這些都是農藥使用中存在的農產(chǎn)品質(zhì)量及生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險。”鄭永權告訴《中國科學(xué)報》記者，“高效、低毒、低殘留”的農藥概念主要針對人類(lèi)而言，但是對生態(tài)環(huán)境、非標靶生物而言不一定安全，所以已經(jīng)不能滿(mǎn)足現代社會(huì )發(fā)展需求。

　　為此，他們提出了農藥高效低風(fēng)險理念，創(chuàng )建了以有效成分、劑型設計、施用技術(shù)及風(fēng)險管理為核心的農藥高效低風(fēng)險技術(shù)體系，將風(fēng)險控制貫穿農藥研發(fā)、加工、應用及管理全過(guò)程，取得系列創(chuàng )新與突破。

　　然而，一種農藥究竟是不是低風(fēng)險、有沒(méi)有潛在的風(fēng)險，卻不容易識別。且不論像氟蟲(chóng)腈那樣的低毒低殘留農藥需要緩慢積累才能觀(guān)察到其對環(huán)境的風(fēng)險危害，就是同一種農藥分子，由于具備不同的空間結構，也很可能產(chǎn)生完全不同的毒性機理，包括對非標靶生物和生態(tài)環(huán)境造成危害。

　　這種相同分子式、不同空間結構的農藥被科學(xué)家叫做“手性農藥”。識別手性農藥風(fēng)險就成為鄭永權團隊的第一個(gè)突破口。

　　手性農藥占農藥的40%，然而目前僅有7%的手性農藥使用單一異構體。不同手性的異構體可能產(chǎn)生不同的生理作用。例如，s-異丙甲草胺和R-異丙甲草胺都可除草，但后者有致癌作用。

　　經(jīng)過(guò)長(cháng)期研究，鄭永權團隊率先將手性固定相與串聯(lián)質(zhì)譜結合，應用于手性農藥殘留分析，靈敏度提高50~100倍，檢測效率提高12倍。中國農科院植保所研究員董豐收介紹，他們已經(jīng)成功識別了7種手性農藥在異構體水平上的活性和毒性差異，首次發(fā)現苯醚甲環(huán)唑高效體活性是低效體的17.4倍、低效體毒性是高效體的6.8倍；發(fā)現三唑酮、苯醚甲環(huán)唑、己唑醇的高風(fēng)險體在番茄中優(yōu)先累積，易造成殘留風(fēng)險。

　　好用的傻瓜型產(chǎn)品

　　基于此，項目團隊繼續深入，設計了高效低風(fēng)險農藥劑型并進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化應用。負責此項工作的中國農科院植保所研究員黃啟良告訴記者，通過(guò)高效低風(fēng)險農藥有效成分、助劑的篩選，研究了配方組分之間的相互作用與增效關(guān)系，評價(jià)了配方組合的生物活性及安全性，他們研發(fā)了可分散油懸浮劑新產(chǎn)品。這種新產(chǎn)品使用植物油等低風(fēng)險溶劑完全替代乳油中苯類(lèi)有害溶劑。

　　他們設計開(kāi)發(fā)出水基替代油基的高效氯氰菊酯、烯酰嗎啉、苯醚甲環(huán)唑等水基化新產(chǎn)品，其中有10個(gè)獲得了農藥登記并實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化。上述產(chǎn)品有機溶劑用量減少60%以上，在全國28個(gè)省、市、自治區推廣應用，大幅度降低了環(huán)境風(fēng)險。

　　不僅如此，為了方便技術(shù)推廣和農民使用，他們還研發(fā)了一套“科學(xué)選藥、合理配藥、精準噴藥”的高效低風(fēng)險施藥技術(shù)。

　　團隊成員中國農科院植保所研究員蔣紅云告訴《中國科學(xué)報》記者，以典型作物重大害蟲(chóng)為例，過(guò)去農民和技術(shù)人員憑經(jīng)驗選藥，準確性差，即便采用實(shí)驗室檢測的方法，也需要3到7天時(shí)間才能出結果，不能實(shí)時(shí)知道田間用藥。

　　現在，他們成功研制出瓜蚜、麥蚜、桃蚜、褐飛虱、煙粉虱、小菜蛾、棉鈴蟲(chóng)等重要農業(yè)害蟲(chóng)的精準選藥試劑盒26套。只需要把田間害蟲(chóng)捕捉放到試劑盒內，1~3小時(shí)內觀(guān)察其死亡率就能判斷這種農藥是否能有效殺害田間害蟲(chóng)，并且可以實(shí)時(shí)跟蹤，及時(shí)調整用藥。“選藥準確率提高到80%以上。”蔣紅云說(shuō)。這為當前農藥應用中大量存在的盲目選藥和藥不對癥等難題提供了重要的技術(shù)解決方案，降低了“選藥不當”帶來(lái)的農藥應用風(fēng)險，填補了國內空白。

　　團隊還研發(fā)了以藥液沾著(zhù)展布比對卡為指導的合理配藥技術(shù)。通過(guò)建立可視化液滴形態(tài)標準，實(shí)時(shí)指導田間適宜劑型與桶混助劑的使用，與常規施藥方法比，可減少農藥用量20%~30%。

　　蔣紅云介紹，團隊還發(fā)明了以霧滴密度指導農藥施用的精準噴藥技術(shù)。過(guò)去用藥是“噴雨式”，不管需要多少，一直噴到藥液往下流才行，這樣大大增加了不必要的農藥噴施量。

　　新的方法把霧滴密度測試卡粘在要噴施的葉面上，施藥人員正常施藥，然后將測試卡與比對卡比較，根據測試卡上顯示的霧滴密度來(lái)判斷施藥量是否合適。“這種方法能減少藥液噴施量30%~70%，實(shí)現了用‘霧滴個(gè)數’指導農民用藥，提高了農藥應用水平，減少了農藥應用風(fēng)險。”蔣紅云說(shuō)。

　　為政策制定出謀劃策

　　“我們的創(chuàng )新成果已經(jīng)被農業(yè)部相關(guān)部門(mén)采納，為農藥風(fēng)險管理提供了科學(xué)支撐。”鄭永權說(shuō)，該團隊提出了以“風(fēng)險監測、風(fēng)險評估、風(fēng)險控制”為核心的風(fēng)險管理方案。

　　通過(guò)對后茬作物藥害風(fēng)險控制研究，發(fā)現氯嘧磺隆等長(cháng)殘效除草劑對土壤微生物群落結構的影響及其降解代謝規律，明確了9種后茬敏感作物安全種植與前茬施藥劑量及間隔期之間的關(guān)系，提出了限定施藥劑量和施藥次數及后茬作物種類(lèi)的技術(shù)措施。這些成果為農業(yè)部671號公告提供了重要技術(shù)支撐，有效降低了后茬作物藥害發(fā)生幾率。

　　同時(shí)，通過(guò)對環(huán)境生物毒性風(fēng)險控制研究，系統進(jìn)行了氟蟲(chóng)腈在產(chǎn)地環(huán)境中的風(fēng)險評估，揭示了氟蟲(chóng)腈在四種土壤中的環(huán)境行為，明確了氟蟲(chóng)腈對非靶標生物高毒特性，以及其在稻田應用中對甲殼類(lèi)水生生物和蜜蜂存在高毒性風(fēng)險，提出了氟蟲(chóng)腈在水稻上禁用的建議，研究成果被農業(yè)部1157號公告采用。

　　而在農產(chǎn)品殘留風(fēng)險控制方面，通過(guò)市場(chǎng)監測和田間試驗驗證，系統研究了毒死蜱、三唑磷、三氯殺螨醇、氰戊菊酯等4種高風(fēng)險農藥在我國蔬菜、果樹(shù)和茶葉上的殘留特性和降解規律，明確了上述農藥降解慢、殘留長(cháng)是導致農產(chǎn)品農藥殘留超標的主要原因，提出了其在蔬菜、果樹(shù)和茶葉上禁用建議，該研究結果被農業(yè)部199號、2032號公告采用，有效地保障了農產(chǎn)品質(zhì)量安全。

　　2014年10月，中國農學(xué)會(huì )組織的以吳孔明院士為組長(cháng)、宋寶安院士和喬雄梧研究員為副組長(cháng)的成果評價(jià)專(zhuān)家組認為：“該成果針對我國傳統農藥毒性高、利用率低、安全性差等問(wèn)題，提出了農藥高效低風(fēng)險新理念，系統研發(fā)了高效低風(fēng)險農藥識別、高效劑型設計、高效施用技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，構建了農藥高效低風(fēng)險技術(shù)體系。成果整體處于國際同類(lèi)研究先進(jìn)水平，在手性農藥對映體識別與風(fēng)險評價(jià)、靶向沉積技術(shù)方面達到國際領(lǐng)先水平。”

　　鄭永權告訴記者，農藥高效低風(fēng)險技術(shù)體系在河北、山東等28個(gè)省、市、自治區的水稻、小麥、棉花、蔬菜、果樹(shù)上進(jìn)行了推廣應用，累計達1.8億畝次，新增產(chǎn)值149.9億元，新增效益107.0億元，社會(huì )、經(jīng)濟、生態(tài)效益顯著(zhù)。