開啟高效低風險的全新農藥時代
——記中國農業科學院植物保護研究所副所長、研究員鄭永權

本刊記者 吳應清

開啟高效低風險的全新農藥時代
——記中國農業科學院植物保護研究所副所長、研究員鄭永權

本刊記者 吳應清

獲2016年度國家科技進步獎二等獎

作為一個農業大國，我國具有數量龐大的農產品生產和供給鏈條。好比人生病了要吃藥，植物生病了也要打藥，農藥為我國農作物穩產、高產做出了重要貢獻。但硬幣尚有兩面，農藥殺蟲，同樣也會對其他生物產生危害。一方面，農藥是保障農產品安全不可或缺的生產資料，農藥的使用每年可挽回全球糧食損失約30%左右，挽回經濟損失3000億美元；另一方面，其特有的生態毒性、不科學合理使用等會帶來諸多負面影響。

在水果蔬菜市場，很多消費者談農藥色變，甚至將有無使用農藥作為挑選產品的標準。農藥真的這么可怕嗎？對此，中國農業科學院植物保護研究所副所長、研究員鄭永權的回答是否定的。今年1月份，他主持的“農藥高效低風險技術體系創建與應用”項目榮獲了2016年度國家科學技術進步獎二等獎。他表示，這個項目集合了“高效低風險”的農藥發展理念和應用技術創新，對農藥行業和農業產業的發展均具有重要的里程碑意義。

核心理念“高效低風險”

“高效低風險”究竟是什么意思？

鄭永權介紹，迄今為止，農藥經歷了低效高毒、高效高毒、高效低毒和現在的高效、低毒、低殘留4個發展階段。其中，“高效、低毒、低殘留”農藥概念一度非常先進，但隨后，研究人員發現，這種模式下的農藥成分隱性風險高、藥液流失嚴重、農藥殘留超標和生態環境污染問題嚴重，因此，這種概念已不能滿足現代社會發展需求。

舉例來說，氟蟲腈是一種典型的高效低毒低殘留農藥，殺蟲譜廣，對蚜蟲、葉蟬、飛虱、鱗翅目幼蟲、蠅類和鞘翅目等重要害蟲有很高的殺蟲活性，對哺乳動物沒有不良影響，如果正確使用，其在收獲的農產品中殘留量很低。但是，蜜蜂卻對氟蟲腈非常敏感，僅微量接觸——一只蜜蜂采集帶有極微量氟蟲腈的花粉后帶回巢穴，就會導致蜜蜂整箱死亡。又如磺酰脲類除草劑，每畝地僅用1～2克就可有效殺滅雜草，效果極好，毒性多為低毒或微毒，在農產品中的殘留都為未檢出，但其留在土壤中卻會造成后茬作物死亡或植株矮小。

鄭永權總結道：“‘高效、低毒、低殘留’的農藥概念主要針對人類而言，但是對生態環境、非標靶生物而言不一定安全，所以已經不能滿足現代社會發展需求。而我們提出的‘高效低風險’理念則符合當前人們對農藥使用的要求，這也是整個項目的核心。”事實上，鄭永權團隊提出的這一理念并非集中在哪一個步驟，他們提出要將風險控制貫穿農藥研發、加工、應用及管理的全過程，在農藥使用的全線保證低風險。

團隊要做的第一步就是要判別一種農藥是不是低風險，但在實際生活中，這并不容易。即便是同一種農藥分子，由于具備不同的空間結構，也很可能產生完全不同的毒性機理，對生物和生態環境造成危害。“我們把這種相同分子式、不同空間結構的農藥叫做‘手性農藥’。作為農藥使用大國，我國手性農藥約占農藥的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。要推行高效低風險的農藥使用概念，準確識別手性農藥風險也是一個重要的突破口。”鄭永權說。

經過長期研究，鄭永權團隊率先建立了手性色譜和質譜聯用分析方法，成功實現了腈菌唑等大宗使用的手性農藥對映體分離，平均檢測時間10min/樣品，效率提高12倍，靈敏度提高50～100倍。他們已經成功識別了7種以三唑類手性農藥為主的對映體隱性風險；明確了4種對映體的差異性代謝規律及影響農產品安全的關鍵因子，為高效低風險手性農藥的研發、應用及風險控制提供了技術指導。

此外，項目團隊還設計了高效低風險農藥劑型并進行了產業化應用。他們率先建立了“表面張力和接觸角”雙因子藥液對靶潤濕識別技術，制定了作物潤濕判別指標，提高對靶沉積率30%以上。通過水基化技術創新、有害溶劑替代、專用劑型設計、功能助劑優化，研發了10個高效低風險農藥制劑并進行了產業化，在全國28個省、市、自治區進行了應用。

三步走的科學施藥技術

再好的農藥也要科學合理地使用才能發揮它的效用，也要在保證防治效果的前提下盡量減少農藥的用量。鄭永權表示，隨著農藥登記的逐漸嚴格，現在農藥的安全性相對來說已有了很大改善，其本身的風險越來越低，反而是不合理的使用方法加大了其風險性。為此，項目團隊進一步研發了“科學選藥、合理配藥、精準噴藥”高效低風險施藥技術。

“把自己想象成一個農民（使用者），使用農藥的步驟中，第一步是什么，很顯然是去買，也就是挑選農藥。”農民使用農藥大都是從市場上購買后直接使用，這種農藥未必對于當地的病蟲害等有效，且有可能對人和環境有潛在風險。鄭永權團隊經過深入研究害蟲對常用農藥的敏感性的基礎上，在攻克了診斷劑量和時間控制、貨架壽命及田間適應性等技術難題后，發明了瓜蚜等精準選藥試劑盒26套。農民可以自行去田間捉蟲子等放入試劑盒中，1～3小時內即可將蟲子的死亡率與試劑盒說明書中的進行對比，以此來判斷藥劑是否有效。該試劑盒的準確率達80%以上。通過這個試劑盒來選藥，可以判斷所選農藥是否有較高的防效，達到規避盲目選擇農藥的風險。

選好了藥，下一步就是配藥。“以往農民在選完藥之后都是自己隨意配藥，不同作物構造各異，如何才能讓農藥粘在葉子上發揮效果？”鄭永權說，基于此，團隊建立了可視化液滴形態標準，研發了藥液沾著展布比對卡，實時指導田間適宜劑型與桶混助劑的使用，可減少農藥用量20～30%。

只有真正站在使用者的角度去思考才能解決其切身關心的問題。在選藥、配藥之后，團隊面臨的下一個步驟就是噴藥。據鄭永權介紹，現在農民在噴農藥的時候，大多采用的是粗放的噴灑方式，直到農藥從葉子上往下流才收手。事實上，在霧滴往下滴的時候，農藥大多已經噴灑過度了。繼沾著展布比對卡之后，團隊通過研究霧滴大小、霧滴密度與防治效果的關系，又發明了藥劑噴霧霧滴密度指導卡，指導卡結合霧滴密度測試卡、比對卡，通過此“三卡”聯合使用，實現用“霧滴個數”指導農民用藥，減少藥液噴施量30%～70%。

最后，鄭永權團隊還提出了以“風險監測、風險評估、風險控制”為核心的風險管理方案。系統開展了高風險農藥對后茬作物藥害、環境生物毒性、農產品殘留超標等風險控制研究，三唑磷、毒死蜱等農藥風險控制措施被行業主管部門采納，為農藥風險管理提供了科學支撐。根據鄭永權項目組統計，目前，以高效低風險理念為支撐的技術和產品推廣應用1.8億畝次，新增農業產值149.9億元，新增效益107.0億元，經濟、社會、生態效益顯著。

劉旭、吳孔明、宋寶安、蔡道基等中國工程院院士認為，鄭永權團隊的此項研究在技術和理論方面均具有明顯突破和創新，對我國農藥發展和應用具有很強的實用性和指導性，成果整體處于國際國內同類研究領先水平。對此，鄭永權表示，當初開展項目的時候，因為種種條件限制，只選擇了我國農藥中應用最為廣泛的殺蟲藥，今后他們會把目標放在殺菌劑和除草劑上。另外，對于整個團隊來說，在項目取得突出成果之后，最大的困擾反而是把技術和產品商品化推廣。下一步，團隊計劃在農業部等部門大力支持下，加速推廣相關成果和技術，為農業發展和食品安全做出更大貢獻。

有人說，農藥是一把雙刃劍，割斷了蟲害之索，也割開了危害之門。當下，國家政策大力倡導減少農藥用量，實現“青山綠水”的友好型環境社會，國內專業合作制、土地流轉、大農場制的大農業生產方式快速發展，“高效低風險”的農藥應用有了合適的溫床去發展，有望真正使農藥這把“雙刃劍”實現“正面作用可期，負面影響可控”，趨利避害，造福百姓。