撬動植保變革

滿樂

如何提高農(nóng)藥利用率、降低農(nóng)藥用量，是中國農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。

2020年，市場監(jiān)管部門完成食品安全監(jiān)督抽檢6387366批次，檢出不合格樣品147721批次，農(nóng)獸藥殘留超標(biāo)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(nóng)作物病蟲害防治效果，國內(nèi)農(nóng)業(yè)種植者往往傾向于多噴灑農(nóng)藥。由于缺乏專業(yè)指導(dǎo)，國內(nèi)亂用農(nóng)藥、大劑量使用農(nóng)藥的情況屢見不鮮，導(dǎo)致食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標(biāo)。

有科研團隊已成功研制出“納米農(nóng)藥”并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為解決農(nóng)殘超標(biāo)另辟了一條蹊徑。

納米農(nóng)藥能將農(nóng)藥原藥微粒尺寸縮小至“納米級”，大幅增加農(nóng)藥微粒數(shù)量，覆蓋同等防治靶標(biāo)面積所需的農(nóng)藥用量大量減少，有效降低農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留。

納米農(nóng)藥技術(shù)結(jié)合植保無人機作業(yè)方案，正在開辟一條以技術(shù)為保障、服務(wù)為支撐的系統(tǒng)解決農(nóng)藥殘留的新路子。

技術(shù)探秘

納米農(nóng)藥出現(xiàn)以來，學(xué)界對于“納米農(nóng)藥”沒有統(tǒng)一的定義。

按照暨南大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授張子勇的定義，納米農(nóng)藥是指利用納米技術(shù)將水不溶性的農(nóng)藥活性成分在助劑、溶劑（或無）等物質(zhì)作用下，制備成微粒尺寸一般小于100納米的農(nóng)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(tǒng)農(nóng)藥制劑的農(nóng)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(nóng)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(nóng)藥質(zhì)量，微粒數(shù)量就會增加10億倍，總的表面積增加1000倍。

“農(nóng)藥微粒數(shù)量增多，使得微粒表面積總和增大，擴大了與農(nóng)作物接觸的面積，藥效就會明顯提高，這就是為什么要發(fā)展納米農(nóng)藥的科學(xué)依據(jù)。”張子勇稱。

主管部門和學(xué)界一直高度重視“納米農(nóng)藥”的開發(fā)。2018年7月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在《農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展技術(shù)導(dǎo)則（2018—2030年）》中，明確將“綠色環(huán)保型納米農(nóng)藥”納入“環(huán)保高效肥料、農(nóng)業(yè)藥物與生物制劑”的重點研發(fā)范疇。

2019年4月，國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）將“納米農(nóng)藥”列為“未來改變世界的十大化學(xué)創(chuàng)新”首位。IUPAC認(rèn)為，與傳統(tǒng)農(nóng)藥制劑相比，納米農(nóng)藥及其遞送系統(tǒng)具有微粒尺寸小、對靶標(biāo)有更高的傳輸效率、更好的吸收性，可顯著減少農(nóng)藥用量，有助于解決傳統(tǒng)農(nóng)藥制劑帶來的環(huán)境污染、農(nóng)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(nóng)藥微粒并保證綠色安全，并不簡單。

目前市面上絕大多數(shù)農(nóng)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(jìn)行劑型加工，才能兌水稀釋后噴灑使用。農(nóng)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(nóng)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(nóng)藥原藥能保持100納米以內(nèi)。只有盡可能以水為分散介質(zhì)，使用的助劑皆為天然物質(zhì)或其衍生物，才能將農(nóng)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(nóng)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(nóng)藥本身就溶于水，而一些油溶性農(nóng)藥也能溶于強極性溶劑的水中，這些并無技術(shù)含量;部分廠商則沿用甲苯、二甲苯等高毒溶劑，對農(nóng)藥進(jìn)行水分散加工，沒有從根本上解決制劑的環(huán)境毒害和最后的使用性能。最重要的評價標(biāo)準(zhǔn)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(nóng)藥的判定標(biāo)準(zhǔn)。”張子勇直言。

相比之下，南京善思科技探索出一條可產(chǎn)業(yè)化的綠色納米農(nóng)藥制備路徑。

善思科技總裁梁冰介紹，善思科技納米農(nóng)藥是以水為分散介質(zhì)，以天然物質(zhì)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(shù)加持下實現(xiàn)許多農(nóng)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(xiàn)表觀水溶，透明穩(wěn)定。

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

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

由于傳統(tǒng)農(nóng)藥劑型中的農(nóng)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(nóng)戶為保產(chǎn)往往會加量用藥。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布，截至2020年底我國水稻、小麥、玉米三大糧食作物農(nóng)藥利用率為40.6%。

借助納米級農(nóng)藥，善思科技將制劑與稀釋藥液中的農(nóng)藥微粒尺寸普遍減小到10納米左右，最小至2納米，農(nóng)藥微粒數(shù)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(biāo)面積所需的農(nóng)藥用量減少，且有效成分能更好發(fā)揮作用，實現(xiàn)農(nóng)藥噴灑的減量增效，農(nóng)藥利用率顯著提高。

“全程使用善思納米農(nóng)藥植保的水稻，連續(xù)5年實現(xiàn)大米農(nóng)殘檢測結(jié)果均為農(nóng)殘‘未檢出。”梁冰告訴記者，善思納米農(nóng)藥已在全國多地推廣，對比傳統(tǒng)農(nóng)藥的科學(xué)使用農(nóng)藥減量20%以上，且產(chǎn)量均有一定程度的提高。

植保變革

納米農(nóng)藥的出現(xiàn)，正當(dāng)其時，其與無人機一起，可能帶來農(nóng)產(chǎn)品植物保護(hù)作業(yè)的全局性變革。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)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(shù)快速發(fā)展，為滿足多種靶標(biāo)病蟲的同時防治需求，農(nóng)藥制劑需要適合無人機多種農(nóng)藥同時混合噴施的作業(yè)要求，傳統(tǒng)的農(nóng)藥產(chǎn)品，卻一直存在桶混配伍性及藥液穩(wěn)定性問題。

各種農(nóng)藥的理化性質(zhì)和劑型不同，如果幾種制劑桶混，藥液會出現(xiàn)農(nóng)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(tǒng)農(nóng)藥制劑現(xiàn)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(yè)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(nóng)藥實現(xiàn)納米化后，其混配制劑和稀釋藥液透明穩(wěn)定，表觀水溶，解決了傳統(tǒng)農(nóng)藥制劑的渾濁、析出和沉淀問題，可兌水即用。針對多靶標(biāo)防治所需，可以提前定制化混配制劑，現(xiàn)場直接兌水稀釋，不需專人配藥，一次性滿足多靶標(biāo)防治，省卻田間的“桶混”配藥過程。

善思科技制備的納米農(nóng)藥，可以根據(jù)不同作物防治需求，將所需殺蟲劑、殺菌劑、植物生長調(diào)節(jié)劑，結(jié)合防漂移劑、抗蒸發(fā)劑等助劑，科學(xué)配制成一定規(guī)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(chuàng)新技術(shù)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(quán)由零散農(nóng)戶或者個體化的無人機作業(yè)團隊，轉(zhuǎn)移到善思科技這樣的專業(yè)機構(gòu)，從源頭上控制農(nóng)藥的使用，做到精準(zhǔn)施藥，降低農(nóng)藥殘留。

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

“納米農(nóng)藥實現(xiàn)了農(nóng)作物種植的‘三減和‘三增。‘三減是減藥量、減農(nóng)殘、減成本，‘三增是增產(chǎn)量、增藥效、增收益。”梁冰總結(jié)說。

當(dāng)納米農(nóng)藥實現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用，善思科技有望成為綠色農(nóng)業(yè)賽道中一股不可忽視的力量，為全球植保事業(yè)提供具有中國特色的解決方案。