李翠英
近年來濫用和亂用化學農藥導致農產品中農藥殘留超標,引發食用者中毒的事件常有發生。提倡使用植物源農藥防治農作物病蟲害,是既能收到良好的防治效果,又可保證農產品安全的有效措施。因此,植物源農藥的研發與應用已開始受到了更多的關注,為植物源農藥的發展與應用,提供了巨大的契機和市場空間。
植物源農藥概況。植物源農藥是來源于植物的一類農藥,是人類使用最早的農藥之一。早在公元前1000多年就有人類使用植物源農藥的記載。公元前7世紀~公元前5世紀,中國就用莽草等植物殺滅害蟲,用艾蒿莖葉熏驅蚊蠅,公元前6世紀就有利用藜蘆作殺蟲劑的記載;10世紀中葉有用百部作殺蟲劑的記載;到17世紀,煙草、除蟲菊和魚藤等植物已作為殺蟲劑使用。上世紀40年代化學合成農藥發展迅速,因其見效快、使用方便等優點被廣泛使用,植物源農藥逐漸被人們忽視。到上世紀80年代,美國、日本及歐盟等把無公害農產品生產擺到了生產發展的重要位置,上世紀末及21世紀初,我國逐漸重視并發展無公害食品,植物源農藥的研發與使用已被引起了一定的重視。與化學農藥相比,它具有很多值得肯定的優點:植物源農藥在自然環境中廣泛存在,資源豐富,大多數低毒,不破壞生態環境,殘留少,選擇性強,不殺傷天敵害蟲,病菌對植物源農藥難以產生抗藥性,可以利用的時間長,而且用量少,使用成本低,有些植物源農藥還能刺激植物生長,起到生長調節作用等。因此,使用這類農藥對于促進可持續發展具有重要的現實意義。我國綠色食品生產操作規程中的農藥使用標準有:生產A級和AA級綠色食品可以使用植物源農藥,被納入允許使用農藥的范圍,并將逐步成為綠色食品生產使用農藥的首選,使得這類農藥的研究與開發已成為當今農藥研究與開發的一個重要方面。
植物源農藥優勢明顯。植物源農藥是指用于防治病蟲害的植物體,它可是植物體的全部或一部分,也可以是其中含有的某種有效成分或是植物體提取物的化學改良性物質或人工合成的植物有效活性物質。它們是一種化合物,有的是幾種不同的化合物,具有治病殺蟲(胃毒、熏蒸、觸殺)、拒食、忌避、阻止產卵、生長調節、不育、麻痹、引誘等活性,也有報道具有殺菌、殺螨和殺線蟲,以及殺草的活性等。植物源農藥的有效活性成分,按化學結構不同,可分為糖苷類、酸類、酚類、酮類、酯類、萜烯類、生物堿類、木質素類、甾類、聚炔類、香豆素類、噻吩類、環戊四氫苯、呋喃類和揮發性香精油等。目前,國內的植物除草劑研究,主要集中在薇甘菊、肉植酸類、腈類、類黃酮類、噻嗯聚乙炔類等10多種天然殺草的化合物等,其中有些已被開發成天然除草劑,并得到專利保護和推廣應用。有名副其實除草效應。最好的實例是從萬壽菊植物中提取的A-三聯噻酚,除有除草特性外,還有殺線蟲的作用,據有關資料不完全統計,當前全世界約1600多種以上植物具有殺蟲活性物質,我國研究有數百種。其中關于菊科植物殺蟲活性的研究最著名的例子,是對除蟲菊和熊耳草及萬壽菊族的研究,發現菊科植物含有二類獨特的天然產物,即倍半萜內酯和許多不同類型的炔類化合物,對許多重要害蟲具有拒食、抑制生長和毒殺作用,而炔類化合物如聚乙烯類和它的衍生物噻吩類化合物,則對多種生物有機體,包括真菌、細菌、病毒、線蟲、昆蟲和雜草具有毒殺作用。紫菀科植物中含有許多不飽和的異丁酰胺及其類似化合物,它們對飛蟲有迅速擊倒作用。
植物源農藥分類。近些年來,國內外出現了植物及農藥加工利用的勢頭,所涉及的植物及有效成分包括印楝、川楝、煙堿、魚藤酮、苦參、銀杏、百部、苦皮藤、青蒿素、辣椒素、茶皂素 、石蒜素、巴豆等20多種,生產的廠家近百家,僅印楝素開發的產品就有印楝乳油、懸浮劑、可濕性粉劑和原油等。目前,利用這些活性成分開發的植物源農藥商品種類較多,其主要有:1.苦皮藤素、魚藤酮等??嗥ぬ偎厥菑男l矛科多年生灌木苦皮藤中提取出的一種植物源殺蟲劑,能防治多種害蟲而對人畜、鳥類、魚類、蜜蜂等安全,使用后無殘留,不污染環境。苦皮藤素不是單一化合物,而是一系列具有二氫呋喃多元酯結構的化合物,其中活性最高的是麻醉成分苦皮藤素Ⅳ和毒殺成分苦皮藤素Ⅴ。苦皮藤素Ⅳ損傷昆蟲的肌細胞結構,最終麻痹昆蟲;苦皮藤素Ⅴ主要作用于昆蟲的消化系統,破壞昆蟲腸壁致其死亡。魚藤酮主要影響昆蟲的呼吸作用,降低其體內ATP水平,最終使害蟲得不到能量供應,麻痹而死。目前市場上常見的有0.2%和1%苦皮藤EG,2.5%魚藤EG等。2.殺蟲生物堿。殺蟲生物堿包括煙堿、苦參堿、百部堿、苦豆堿等,是植物源農藥中商品化程度較高的一類。高效殺蟲劑吡蟲啉就是仿煙堿分子結構而合成的,害蟲接觸該藥劑后,中樞神經正常傳導受阻,麻痹死亡。苦參堿作為植物源農藥的代表,幾乎達到了作為理想農藥所要求的全部標準:廣譜、對天敵干擾小、對脊椎動物無明顯毒性和藥害、降解迅速、資源豐富,可再生等等。3.檸檬素類化合物。在楝科、蕓香科、苦木科等植物中存在一種三萜類化合物,稱為檸檬類化合物,在防治作物病蟲害方面有重要作用,典型植物有印楝、苦楝。科學家研究其活性物質,從印楝的葉和種子中提取印楝素。目前我國也有0.3%印楝素EG的生產廠家。
植物源農藥推廣應用中的問題。1.本身特性。同一般化學殺蟲劑一樣,植物源殺蟲劑也具有毒殺幼蟲、蛹及成蟲的效果,但其殺蟲功效受多種因素影響,差異較大。如因植物生長成熟程度及植物種類、采用植物的部位、抽提用溶劑、生長的地理位置,以及藥效評價方法等因素的不同,其效果常有差異。此外,其對光不穩定,如光活化毒劑,光照雖可提高其殺蟲效果,但其光活性過程也是降解過程,持效期短。因此,在傍晚避光條件下使用為宜。較高的濕度和溫度有利于發揮植物源農藥的藥效,而干旱、低溫條件下藥效有降低的可能。2.商品化程度較低。高活性的植物成分多存在含量少、穩定性差等缺陷,給直接利用帶來較大困難。植物源殺蟲劑是依靠多種草藥的藥性配伍來搭配藥方的,這種配劑需要大量植物材料,目前難以形成化學合成農藥那樣的大宗商品化生產。據資料介紹,目前我國生產的植物源農藥單劑和復配劑約有80多個品種,其中植物生長調節劑20種,殺蟲殺菌劑60種。生產廠家約110家,有的品種登記后即停產,無貨供應,且價格較高,如以單位面積施藥價格計算,苦參堿制劑是化學農藥價格的2~3倍,印楝素制劑是化學農藥價格的4~5倍,大大制約了推廣應用。3.推廣應用中的問題。農民的環保意識和農業可持續發展意識淡薄,無公害農產品生產基地規模尚未形成,對生產過程中操作的規范性還沒有嚴格的監督機制,綠色農產品的市場潛力還未得到充分體現,這些都給植物源農藥的推廣增加了難度。由于生物技術的興起和過分渲染,植物源農藥生產中出現魚目混珠的現象,許多非生物農藥產品被冠以植物源農藥、綠色農藥、環保農藥的名稱。許多企業在其申報的植物源農藥獲得登記后,在植物源農藥產品中又加入化學農藥成分,甚至純粹以化學農藥來冒充植物源農藥,欺騙消費者。值得注意的是,近年來,大量的化學農藥與生物農藥混配制劑的出現,其增效作用和增效機理不甚明了,也對植物源農藥的健康發展帶來影響。而有些接受了植物源農藥的農民,在實際使用中得不到正確指導,往往在發生病蟲害以后才施藥防治,而植物源農藥起效慢的特點使其在這種情況下發揮不出良好的防效。