吳學民

綠色植保技術的發展,打破了農業生產的局限性,在保證糧食生產的同時,減少了對環境的負面影響。近幾年來,多項舉措從不同方面為綠色植保技術的發展注入了新活力。
糧食是人類賴以生存和發展的基礎,農藥是保障糧食安全的有效手段。我國惡性雜草發生面積14億畝次/年,各類病蟲害發生面積為15億畝次/年,所造成的經濟損失超千億元。通過使用農藥,每年可為我國減少糧食產量損失1400億公斤,但農藥的不合理使用也產生了一系列問題,如農藥殘留超標、對生態環境造成危害等。隨著科技進步和政策調整,多方面多舉措可推動綠色植保技術的發展,有助于實現農業可持續發展,保障從田間到“舌尖”的安全。
一、新型綠色農藥有效成分的創制
隨著農藥使用與管理政策的日趨嚴格,傳統的高毒、低效農藥將加快淘汰,而高效、低毒、低殘留的新化合物成為行業研發重點和主流趨勢。使用新型綠色農藥替代傳統高毒、高殘留農藥,改變了過去生物活性低、農藥使用量大的局面,使防治效果大幅度提高,對非靶標生物更加安全。近20年來,我國以作物健康為中心,綠色發展和農藥減量為前提,圍繞農作物重大病蟲草害,先后創制并登記了幾十個新型高效農藥化合物,如甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑、琥珀酸脫氫酶抑制劑類殺菌劑、昆蟲魚尼汀受體抑制劑類殺蟲劑,等等。這些新農藥化合物不僅高效、安全,而且不少以具有生物活性的天然物質為先導,或以有害生物特有的生理物質或結構為靶標進行“仿生”合成而得,具有更高的選擇性,對人畜和環境十分友好。
二、農藥利用率的提升
在新形勢下,農業綠色發展、農藥減施增效以及生態環境安全對農藥載藥體系的發展提出了更高要求,載藥體系功能更豐富、用途更多樣、靶標更精準、使用更安全,農藥利用效率得到了很大提升。近年來,緩控釋技術、納米技術和界面技術等新型科技得到快速發展與應用,尤其是納米農藥制劑,不僅高效,還具有附著性高、滲透效果好的特性,在綠色植保領域受到了極大關注。農藥的高效利用包括霧化、沉積、附著鋪展、滲透吸收和傳導等過程。農藥霧滴的蒸發、飄移、彈跳滾落是農藥損失的主要途徑,通過了解霧滴在劑量傳遞中的運動規律,制定調控機制,可以減少藥劑流失,實現農藥藥效和利用率的提升,有效防治病蟲草害。
三、生物農藥與新技術的應用
生物農藥與新技術發展迅速,微生物農藥、RNA干擾(RNAi)等新型生物農藥不斷涌現,是綠色植保的重要技術保障。相比于化學農藥,以真菌、細菌、病毒以及天然植物等生物活體或其代謝產物為主要成分的生物農藥,對生物和環境更加友好,自20世紀80年代以來迅速發展,行業市場規模逐步擴大。截至2022年12月31日,我國在有效登記狀態的生物農藥產品2159個(未包括
農用抗生素和天敵),占全部農藥總數的4.78%。
RNAi技術被認為是農業綠色植保防控中最具潛力的生物技術之一。基于RNAi開發的生物農藥正以轉化和非轉化兩種產品形式進入市場。轉化形式的第一個產品是美國孟山都公司研發的抗蟲轉基因玉米Smart Stax?PRO品種,已于2017年在美國和加拿大獲得商業化種植許可證。非轉化形式的產品可以通過噴灑、莖注射、蘸根、種子處理等形式進行RNA制劑的局部施用。盡管目前沒有此類形式的產品上市,但隨著真核生物RNAi機制的逐步解析,生產成本及功效得到進一步改善,此類新型生物農藥也將在害蟲防治領域發揮越來越重要的作用。
四、轉基因技術的影響
我國是較早研究農業轉基因技術的國家之一,20世紀80年代已開始相關研發工作,“863”“973”等計劃對轉基因研究予以大力支持。2008年的中央一號文件對轉基因農作物的培育工作提出了明確要求,強調加大研發投入,培育具有抗蟲、抗逆、高產、優質的轉基因農作物新品種。截至2021年5月底,農業農村部先后批準了自主研發的抗蟲棉、抗蟲水稻、抗蟲耐除草劑及高植酸酶大米,耐除草劑大豆、抗病毒番木瓜、改變花色矮牽牛、抗病甜椒、延熟抗病番茄等8種作物的生產應用安全證書。
轉基因作物的種植對農藥需求產生了一定影響。隨著許多具有抗蟲特性的轉基因新品種作物的培育與推廣,曾在傳統種植工藝中大量使用的農藥呈現需求下降的趨勢。有研究表明,抗蟲玉米、抗蟲棉花與普通玉米、棉花相比,單位面積殺蟲劑用量均明顯減少。隨著克隆技術的研發,轉入蘇云金芽胞桿菌基因,產生不同蛋白等,會獲得越來越多的產品。同樣,轉入耐草甘膦等基因的作物品種也不斷增加,可以有效解決雜草防控中的藥害、防效和農藥成本等問題。
五、新型耕作方式及施藥技術的改變
隨著經濟結構和種植模式的轉型,農村剩余勞動力向城市轉移,勞動成本逐漸增加,耕作方式及施藥技術也發生轉變。我國正由傳統農業向現代化農業方向發展,由傳統的、粗放的、個體農業向集約化、機械化、智能信息化方向轉變。專業化服務組織很大程度上替代了一家一戶的作業方式,也便于新技術的推廣應用。截至目前,全國農作物病蟲害專業化服務組織已超過9.32萬個。近年來,植保無人機的出現極大改變了我國的施藥方式,以其效率高、省時省工等優勢,為高效、安全植保作業提供了有效途徑。據初步統計,我國植保無人機作業面積已超過14億畝次,2022年,三大糧食作物病蟲害的統防統治覆蓋率達43.6%。不過尚有些相關技術問題有待解決,如需新型的農藥劑型與之相匹配。新型省力化的制劑不需要使用復雜的藥械,通過簡單方便的施藥方式即可將有效成分擴散至靶標,減少施藥過程中耗費的人力物力,同時兼顧環保高效的優點。
六、農藥包裝廢棄物的回收
農藥包裝廢棄物是農業固體廢物的重要組成部分,也是造成農業面源污染的重要因素。隨著農藥的廣泛使用,農藥包裝廢棄物污染問題也越來越嚴重。據調查,我國每年農業生產過程中產生的農藥包裝廢棄物約29億~35億個,總重量超過10萬噸。其中包括塑料袋、玻璃瓶、錫箔紙等幾十種材料制品,有一些含有高分子樹脂的包裝袋,使用完被隨意丟棄,可能對土地、水源造成污染,對牲畜和人體造成損害。
為破解農藥包裝廢棄物污染難題,國家相關部門先后頒布一系列政策法規和制度文件,如《農藥包裝廢棄物回收處理管理辦法》《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》《農藥管理條例》等。
我國自《農藥包裝廢棄物回收處理管理辦法》實施以來,各地在推進農藥包裝廢棄物回收處理方面都進行了有益的探索,武漢市新洲區2020年回收農藥包裝廢棄物74.7噸,回收率高達90%以上,全部實現無害化外理。吉林省2021年回收農藥包裝廢棄物1300余噸,預計到2025年,全省農藥包裝廢棄物回收率要達到80%以上。
2015至2022年,我國農藥使用量逐年下降。2022年我國農藥使用量為24.5萬噸,相較于2015年下降了18.1%。綠色植保技術的發展為提高我國農藥使用效率、保障農作物的產量和質量、減少面源污染發揮了重要作用。
(作者為中國農業大學理學院教授,九三學社中央農林專門委員會委員)
責任編輯:尚國敏