撬動植保變革

滿樂

如何提高農藥利用率、降低農藥用量，是中國農業和環境領域亟待解決的關鍵問題。

2020年，市場監管部門完成食品安全監督抽檢6387366批次，檢出不合格樣品147721批次，農獸藥殘留超標占不合格樣品總量的35.31%，成為危害食品安全的第一大要素。

為保證農作物病蟲害防治效果，國內農業種植者往往傾向于多噴灑農藥。由于缺乏專業指導，國內亂用農藥、大劑量使用農藥的情況屢見不鮮，導致食用農產品農藥殘留超標。

有科研團隊已成功研制出“納米農藥”并實現產業化，為解決農殘超標另辟了一條蹊徑。

納米農藥能將農藥原藥微粒尺寸縮小至“納米級”，大幅增加農藥微粒數量，覆蓋同等防治靶標面積所需的農藥用量大量減少，有效降低農產品中的農藥殘留。

納米農藥技術結合植保無人機作業方案，正在開辟一條以技術為保障、服務為支撐的系統解決農藥殘留的新路子。

技術探秘

納米農藥出現以來，學界對于“納米農藥”沒有統一的定義。

按照暨南大學材料科學與工程系教授張子勇的定義，納米農藥是指利用納米技術將水不溶性的農藥活性成分在助劑、溶劑（或無）等物質作用下，制備成微粒尺寸一般小于100納米的農藥制劑，并在儲存和施用中仍然保持這一尺寸。

張子勇告訴記者，傳統農藥制劑的農藥微粒尺寸大部分在微米級（1微米等于1000納米），一般在幾微米至十幾甚至幾十微米。若將農藥微粒尺寸從1微米縮小至1納米，且保持微粒的形狀不變，對于相同的農藥質量，微粒數量就會增加10億倍，總的表面積增加1000倍。

“農藥微粒數量增多，使得微粒表面積總和增大，擴大了與農作物接觸的面積，藥效就會明顯提高，這就是為什么要發展納米農藥的科學依據。”張子勇稱。

主管部門和學界一直高度重視“納米農藥”的開發。2018年7月，農業農村部在《農業綠色發展技術導則（2018—2030年）》中，明確將“綠色環保型納米農藥”納入“環保高效肥料、農業藥物與生物制劑”的重點研發范疇。

2019年4月，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）將“納米農藥”列為“未來改變世界的十大化學創新”首位。IUPAC認為，與傳統農藥制劑相比，納米農藥及其遞送系統具有微粒尺寸小、對靶標有更高的傳輸效率、更好的吸收性，可顯著減少農藥用量，有助于解決傳統農藥制劑帶來的環境污染、農殘在生物體的累積及病蟲害抗性大幅增加等問題。

綠色賽道

真正制備納米級的農藥微粒并保證綠色安全，并不簡單。

目前市面上絕大多數農藥原藥為難溶于水的有機化合物，通常須添加載體、溶劑、助劑等進行劑型加工，才能兌水稀釋后噴灑使用。農藥制劑中不止有效成分具有毒性，劑型加工所用的甲苯、二甲苯、甲醇等高毒溶劑及壬基酚聚氧乙烯醚等有害助劑，危害更大。

性能理想的納米農藥，必須在儲存施用的全過程中，不使用高毒溶劑和有害助劑，并將農藥原藥能保持100納米以內。只有盡可能以水為分散介質，使用的助劑皆為天然物質或其衍生物，才能將農藥的原藥、溶劑、助劑全面綠色化。

“有些廠商宣稱完成了納米農藥的制備。其實，就是一些溶于水或強極性溶劑的溶液。水溶性農藥本身就溶于水，而一些油溶性農藥也能溶于強極性溶劑的水中，這些并無技術含量;部分廠商則沿用甲苯、二甲苯等高毒溶劑，對農藥進行水分散加工，沒有從根本上解決制劑的環境毒害和最后的使用性能。最重要的評價標準是，制劑在兌水稀釋和噴灑后的微粒尺寸大小，這才是決定是否屬于納米農藥的判定標準。”張子勇直言。

相比之下，南京善思科技探索出一條可產業化的綠色納米農藥制備路徑。

善思科技總裁梁冰介紹，善思科技納米農藥是以水為分散介質，以天然物質或其衍生物為助劑，不使用高毒的苯類溶劑和有害的壬基酚聚氧乙烯醚類助劑，可在技術加持下實現許多農藥品種的表觀水溶。而5.7%甲維鹽、10%呋蟲胺等品種，則可不使用任何有機溶劑，實現表觀水溶，透明穩定。

據介紹，目前國內已登記的農藥原藥品種約在700種左右，但農業一線實際可接觸的農藥原藥品種僅有200余種。善思科技的納米農藥制備技術，可實現500種以上農藥原藥的納米化和相互混配，基本覆蓋了現有農作物重要病蟲害的植保需求。

同時，善思科技可實現多種農藥的多元混配，杜絕多種農藥混配后的渾濁、析出、分層、沉淀等現象，一次噴藥解決多種病蟲害問題，滿足各類農作物全程植保需求。

由于傳統農藥劑型中的農藥微粒尺寸大和分散性差，在田間噴施過程中，因藥滴滾落、粉塵飄移、雨水沖刷等，農戶為保產往往會加量用藥。農業農村部公布，截至2020年底我國水稻、小麥、玉米三大糧食作物農藥利用率為40.6%。

借助納米級農藥，善思科技將制劑與稀釋藥液中的農藥微粒尺寸普遍減小到10納米左右，最小至2納米，農藥微粒數量的劇增，加之植保無人機噴霧液滴尺寸小（80～200微米），覆蓋同樣防治靶標面積所需的農藥用量減少，且有效成分能更好發揮作用，實現農藥噴灑的減量增效，農藥利用率顯著提高。

“全程使用善思納米農藥植保的水稻，連續5年實現大米農殘檢測結果均為農殘‘未檢出。”梁冰告訴記者，善思納米農藥已在全國多地推廣，對比傳統農藥的科學使用農藥減量20%以上，且產量均有一定程度的提高。

植保變革

納米農藥的出現，正當其時，其與無人機一起，可能帶來農產品植物保護作業的全局性變革。

中國農業科學院植物保護研究所研究員黃啟良告訴記者，近年來，適用于植保無人機的低容量噴霧技術快速發展，為滿足多種靶標病蟲的同時防治需求，農藥制劑需要適合無人機多種農藥同時混合噴施的作業要求，傳統的農藥產品，卻一直存在桶混配伍性及藥液穩定性問題。

各種農藥的理化性質和劑型不同，如果幾種制劑桶混，藥液會出現農藥的渾濁、析出、分層、沉淀，易磨損和堵塞無人機噴頭，造成漏噴事故。

另外，傳統農藥制劑現場桶混，需要有專人配藥和使用各類工具，耗時費力，制約無人機作業效率，配藥操作過程也易對人造成毒害。

張子勇教授告訴記者，多種農藥實現納米化后，其混配制劑和稀釋藥液透明穩定，表觀水溶，解決了傳統農藥制劑的渾濁、析出和沉淀問題，可兌水即用。針對多靶標防治所需，可以提前定制化混配制劑，現場直接兌水稀釋，不需專人配藥，一次性滿足多靶標防治，省卻田間的“桶混”配藥過程。

善思科技制備的納米農藥，可以根據不同作物防治需求，將所需殺蟲劑、殺菌劑、植物生長調節劑，結合防漂移劑、抗蒸發劑等助劑，科學配制成一定規格，使用植保無人機噴施時每畝稀釋用水量僅0.8～1.5L左右。

創新技術帶來的流程改變，其作用至少有兩方面。

首先，將配藥的控制權由零散農戶或者個體化的無人機作業團隊，轉移到善思科技這樣的專業機構，從源頭上控制農藥的使用，做到精準施藥，降低農藥殘留。

其次，省去了現場“桶混”過程和時間，大大提升了無人機“飛手”的作業效率。以善思科技產品為例，每人每架無人機大約可提升 80～100 畝/天的作業量，作業效率至少提高20%。

“納米農藥實現了農作物種植的‘三減和‘三增。‘三減是減藥量、減農殘、減成本，‘三增是增產量、增藥效、增收益。”梁冰總結說。

當納米農藥實現大規模推廣應用，善思科技有望成為綠色農業賽道中一股不可忽視的力量，為全球植保事業提供具有中國特色的解決方案。