作物保護面臨的挑戰和新技術進展

申繼忠，余武秀

(上海艾農國際貿易有限公司，上海 200122)

1 作物保護面臨的挑戰

1.1 日益增長的人口和逐年減少的耕地矛盾

世界人口由1961 年30 多億至2016 年74 億多翻了一倍多，2022 年聯合國宣布世界人口總數量達80 億，2037 年將達90 億[1]。

持續增長的人口，對糧食需求大幅增長。有限的土地資源面臨壓力增加，全球人均耕地面積從1961 年約0.45 hm2持續下降至2016 年0.21 hm2。截至2020 年，全球農業用地面積占陸地面積38%，約50 億hm2。其中約1/3 為耕地，其余為放牧牲畜的草地和牧場[2]。

據統計，中國耕地年均凈減少1957—1996 年超600 萬畝(40 萬hm2)，1996—2008 年超1 000 萬畝(66.67 萬hm2)，2009—2019 年超1100 萬畝(73.33 萬hm2)；人均耕地逐年減少，第1 次全國土地調查為1.59 畝(0.11 hm2)、第2 次為1.52 畝(0.10 hm2)、第3 次為1.36 畝(0.09 hm2)。

中國現有耕地19.18 億畝(1.28 億hm2)，稍高于18 億畝(1.2 億hm2)紅線[3]，為此《中國國土規劃綱要(2016—2030 年)》確定了2020 年和2030 年耕地保有量目標，分別為18.65 億畝(1.24 億hm2)和18.25 億畝(1.22 億hm2)[4]。2022 年度全國國土變更調查初步匯總結果顯示，以2022 年12 月31 日為標準時點，全國耕地面積19.14 億畝(1.28 億hm2)，較上年末凈增加約130 萬畝(8.67 萬hm2)；建設用地6.30 億畝(0.42 億hm2)，較上年末凈增加約440 萬畝(29.33 萬hm2)，年度增幅從0.83%降至0.70%[5]。

為滿足人類生活所需，解決絕對增長的人口和絕對有限的耕地面積矛盾，必要進一步探索農業增產提質技術以及作物保護技術和方法。

1.2 氣候變化引起的自然災害

自然災害(旱澇、風災、極端溫度等非生物脅迫)和病蟲草害是造成作物損失的最重要因素?？焖侔l展的人類生產和消費活動導致的氣候變化也不利于農業生產，氣候變化不僅可引起自然災害造成作物直接損害，還會導致病蟲草害偏重發生，進一步損害作物。

《國際植保公約》秘書處主編的《氣候變化對植物有害生物影響的科學評論：預防和減輕農業、林業和生態系統中植物有害生物風險的全球挑戰》[6]中，不僅發現氣候變化將增加有害生物在農業和林業生態系統中傳播的風險，特別是在較冷的北極、北方、溫帶和亞熱帶地區，還分析了15 種已經或可能因氣候變化而傳播的植物有害生物，并強調有害生物一旦在新領土上扎根，往往不可能被根除。新出現植物病害中，一半是通過全球旅行和貿易而傳播，且過去10 年數量增加了2 倍，而天氣是第二大重要因素。由于氣候變暖，草地貪夜蛾和果蠅等害蟲已經擴散，沙漠蝗蟲預計將改變它們的遷徙路線和地理分布。入侵性有害生物也是導致生物多樣性喪失的主要驅動因素之一。

Motha[7]研究了1981—2011 年共30 年內美國經歷的90 多起與天氣有關自然災害，發現總損失超10 億美元。干旱、洪水、颶風，嚴重的風暴、熱浪、冰凍和野火都是對農業的嚴重挑戰。

美國環保局信息[8]顯示，1960—2010 年極端天氣對玉米產量造成嚴重影響。其中，3 次干旱引起玉米減產分別達17%、26%和29%，濕春和早霜導致玉米減產16%。2010 年夜間高溫影響玉米帶玉米產量，2012 年暖冬引起的過早發芽導致密歇根州櫻桃損失2.2 億美元。

1.3 病蟲草害對作物生產的影響持續存在甚或更加嚴重

聯合國糧農組織(FAO)估計，每年有高達40%的全球作物產量因蟲害而損失。而每年植物病害給全球經濟造成的損失超過2 200 億美元，入侵有害生物造成的損失至少為700 億美元[9]。

2006—2015 年，我國農作物病蟲草鼠害總體處于嚴重發生狀態，各類病蟲害年發生面積為4.603 5 億～5.075 3 億hm2次。五大糧食作物水稻、小麥、玉米、大豆和馬鈴薯每年通過防治挽回損失的比例為分別占55.18%、21.29%、18.97%、1.88%和2.68%，實際造成損失的比例分別占33.67%、23.32%、35.13%、2.11%和5.79%。影響全國糧食生產最為重要的10種(類)病蟲害依次為稻飛虱、水稻紋枯病、稻縱卷葉螟、玉米螟、小麥蚜蟲、二化螟、稻瘟病、小麥紋枯病、小麥赤霉病、小麥白粉病。其中任一種病蟲暴發危害時最高可實際造成200 萬t 以上的糧食損失，10 種病蟲暴發造成總損失可達2 200 萬t，占該類糧食總產的12%左右，對國家糧食安全影響巨大[10]。

據文獻[11]報道，2010—2012 年，有關植保機構和科研教學單位在華南、江南、西南、長江中下游和東北五大稻區開展了較大范圍的病蟲害危害損失評估測產研究，發現上述區域3 年間病蟲自然危害損失率均值分別為64.08%、50.31%、26.47%、28.36%和19.67%。以此數據代表五大稻區病蟲害危害損失率，再以各稻區的水稻產量和面積進行加權平均，測算全國水稻病蟲害危害損失率則為34.44%。這與聯合國糧農組織所估計的，全世界谷物生產中，常年因蟲害損失14%、因病害損失10%、草害損失11%的結論接近。另外，2011 年在廣東省佛岡縣的一項雜草危害損失試驗表明，稻田雜草混合種群，在不防治的情況下，造成的產量損失高達70.51%。盡管“十三五”期間農作物病蟲害總體發生有減輕趨勢，但結合病蟲發生的一般規律分析認為這一降低除自然變化外，更多為植物保護有效控制病蟲害發生流行的結果。綜上判斷，統計資料顯示的糧食作物病蟲草鼠害防治挽回損失13.17%，或明顯低于病蟲害防治實際挽回的損失。

2021 年，全國農作物重大病蟲害總體偏重發生，特別是上半年小麥條銹病、赤霉病同時嚴重發生，下半年水稻螟蟲、稻飛虱、稻瘟病、南方水稻黑條矮縮病，以及草地貪夜蛾、玉米螟和玉米穗期病蟲在部分地區發生嚴重。據初步統計，全年農作物病蟲草鼠害發生面積60 億畝次(4 億hm2次)，防治面積80 億畝次(5.33 億hm2次)，經防治挽回產量損失1 250 億kg，占全年糧食總產的18.3%[12]。

1.4 有害生物抗藥性的挑戰

自從有機合成農藥問世以來，有害生物抗性問題就一直伴隨著化學農藥的使用。

在20 世紀60 年代早期，人們并不認為殺菌劑的抗性是一個真正的問題，因為多年來殺菌劑一直被大量使用在幾種作物上，沒有明顯的抗性跡象。當時殺菌劑市場上的主要殺菌劑產品都是非靶標特異性、非內吸性和中等有效的殺菌劑。當時有關于柑橘綠霉菌(Penicillium digitatum)對苯胺和2-苯基苯酚鈉鹽(sodium-o-phenylphenate)抗性的報道(Harding，1962)，在澳大利亞用六氯苯防治小麥光腥黑粉菌(Tilletia foetida)失效的報道(Kuiper，1965)，蘇格蘭的燕麥核腔菌的某些分離株對有機汞種子處理劑的抗性(Noble 等，1966)，但是這些極少數的報道被認為沒有經濟意義。

然而，苯并咪唑類殺菌劑苯菌靈在美國商用于葫蘆白粉病防治后僅2 年就發現抗藥性，這引起了更大的關注。隨后很快就有對苯菌靈和其他相關殺菌劑產生耐藥性的報告。在這些早期抗性案例之后，對殺菌劑耐藥的報告變得更加頻繁。20 世紀70 年代，發表了對重要殺菌劑如多果定、春日霉素和苯基錫類殺菌劑耐藥的報道。之后對殺菌劑耐藥的案例在數量、重要性和地理分布上都有所增加，苯基酰胺類、二甲酰亞胺類、麥角甾醇抑制劑類如(三唑類)、甲氧基丙烯酸酯類(QoIs)以及琥珀酸脫氫酶類抑制劑(SDHIs)都發生了對關鍵作物上的病原菌敏感性的變化或完全產生耐藥性的變化[13]。

從殺菌劑抗性行動委員會(FRAC)的殺菌劑抗性風險分類可以看出，各種內吸性單作用位點的殺菌劑都有不同程度的抗性風險。

A.L.Melander 在1914 年首次記錄了介殼蟲對殺蟲劑的耐藥性，當時介殼蟲表現出對無機殺蟲劑的耐藥性。1914—1946 年，又記錄了11 起對無機殺蟲劑耐藥的案例。滴滴涕(DDT)等有機殺蟲劑的開發讓人們覺得昆蟲抗藥性可能成為過去。但不幸的是，就在1947 年，家蠅對滴滴涕的抗藥性就出現了。隨著每一類新的殺蟲劑如環二烯類、氨基甲酸酯類、甲脒類、有機磷類、擬除蟲菊酯類，甚至蘇云金芽孢桿菌的引入，耐藥性案例可在2～20 年內出現[14]。

除草劑抗性問題始于20 世紀70 年代。1968 年發現歐洲千里光(Senecio vulgaris)對莠去津的耐藥性。早期關于除草劑的抗性報道有茅草枯(1962)、2,4-滴(1963)、氨氯吡啶酸(1973)、氟樂靈(1982)、莠去津(1988)、禾草靈(1982)、野麥畏(1987)、氯磺隆(1987)、異丙隆(1995)、草甘膦(2006)等[15]。

1970—1978 年，平均每年發現1 種雜草抗性。1978 年以后，平均每年增加9 種。根據國際抗除草劑雜草數據庫信息，目前全球有518 個除草劑抗性特定案例(雜草種×作用位點)，涉及267 種雜草(154 種雙子葉和113 種單子葉)。雜草已對31 種已知除草劑作用位點中的21 種產生了抗性，涉及165 種不同的除草劑。報道的抗性涉及72 個國家的97 種作物[16]。

1908 年，Melander 首次發現美國加利福尼亞州梨園蚧對石硫合劑產生抗性。到1946 年僅發現11 種害蟲和螨產生抗性。1946 年以后，隨著有機合成殺蟲劑的廣泛使用，抗性害蟲的總數幾乎呈直線上生。20 世紀80 年代之后，害蟲抗性已經成為蟲害防治的嚴重障礙，害蟲抗藥性研究成為農業害蟲防治的重要課題。

選擇性作用于昆蟲魚尼丁受體的雙酰胺類殺蟲劑于10 多年前投放市場，特別是針對不同農學和園藝種植系統中鱗翅目害蟲的控制。它們現已在全球許多國家注冊，并在大多數情況下提供可靠的害蟲控制。然而，由于頻繁使用，導致世界上一些最具破壞性的鱗翅目害蟲包括小菜蛾、番茄葉螟、水稻螟蟲和甜菜黏蟲種群對二雙酰胺類殺蟲劑產生抗性。由于高水平的抗性，降低了這類殺蟲劑在田間推薦劑量下的藥效水平。這已被證明是由影響雙酰胺殺蟲劑結合位點即魚尼丁受體靶突變(敏感性下降)造成的。從2012 年首次報道雙酰胺殺蟲劑防治小菜蛾失敗案例之后，至少已獨立發現9 種不同種的鱗翅目害蟲產生抗性。已報道的害蟲包括水稻螟蟲、卷葉蛾、草地貪夜蛾、甜菜夜蛾、番茄潛葉蛾、小菜蛾，涉及的國家有中國、印度、泰國、韓國、日本、巴西、意大利、希臘、西班牙等[17]。

1.5 突發疫情和戰爭對糧食生產的挑戰

冠狀病毒病在全球范圍內造成了意想不到的負面局面，影響了農業部門、經濟、人類健康和糧食安全。Okolie 等[18]研究了2019 冠狀病毒(COVID-19)病對農業生產和糧食安全的影響?？紤]到2019 冠狀病毒病大流行對農業生產活動的短缺和對糧食安全體系的威脅所造成的嚴峻形勢和情況，研究人員選擇了在Web of Science和Scopus上發表的研究文章，共下載了174篇BibTeX格式的已發表論文供進一步研究。該研究的結論是，疫情導致的農業糧食供應中斷影響了供需沖擊，對糧食安全的所有四大支柱[數量(產量和生產)、可及性(糧食價格和人群獲取食物的能力)、利用(營養和烹飪)和穩定性(數量受影響而出現波動)]都產生了負面影響。

2021 年11 月23 日，聯合國糧農組織發布《2021 年糧食及農業狀況》報告[19]。本期報告聚焦新冠肺炎疫情下提高農業糧食體系韌性和應對沖擊及壓力等議題。報告指出，疫情暴露了全球農業糧食體系在遭受沖擊和壓力時的脆弱性，以及全球糧食不安全和人口營養不良狀況加劇。報告呼吁全球亟需采取行動，以提高農業糧食體系的韌性、效率、可持續性和包容性。

農業對經濟增長至關重要，占全球國內生產總值(GDP)的4%，在一些發展中國家，農業可占GDP的25%以上。

但農業驅動的GDP 增長、減貧和糧食安全面臨風險。從2019 冠狀病毒病相關的破壞到極端天氣、病蟲害和戰爭(沖突)等多重沖擊正在影響糧食系統，導致糧食價格上漲和饑餓加劇。俄-烏戰爭加劇了全球糧食危機，使數百萬人陷入極端貧困，45 個國家約2.05 億人的糧食短缺，危及生命[20]。

總的來說，農產品市場對危機的反應是理性的。例如，小麥價格在戰爭開始后不久飆升，然后回落到戰前的水平，有時甚至更低。玉米的情況也類似，美國的基本面因素對價格走勢的推動作用要比俄羅斯和烏克蘭發生的任何事情大得多。雖然玉米是烏克蘭2022、2023 年的主要出口產品，但烏克蘭可能感受到戰爭造成的短缺，不會對全球供應或價格產生太大影響[21]。

1.6 農藥禁限用和新農藥化合物開發日趨困難的挑戰

中國已經全面禁止使用的農藥有效成分達50 種，在部分范圍禁止使用的達20 種。另外，2,4-滴丁酯自2023 年1 月23 日起禁止使用。溴甲烷可用于“檢疫熏蒸處理”。殺撲磷已無制劑登記。甲拌磷、甲基異柳磷、水胺硫磷、滅線磷，自2024 年9 月1 日起禁止銷售和使用[22]。

農藥行動網(PAN)2022 年5 月發布的第6 版全球農藥禁用名單顯示，168 個國家共禁用了531 種農藥有效成分。比2021 年第5 版多73 個。其中歐盟未經批準的有效成分共有927 個，已批準有效成分453 個[23]。

Phillips McDougall 公司的研究表明[24]，相較于2005—2008 年，在2010—2014 年間發現、開發和登記一個農藥有效成分的平均研發成本增加了3 000 萬美元(增11.7%)，達2.86 億美元。而在2005—2008 年間，農藥研發的平均成本為2.56 億美元，較2000 年增長了39%；2000 年的平均研發成本為1.84 億美元，較1995 年增長了21%。研究還發現，與2005—2008 年相比，2010—2014 年間，成功登記一個新產品需篩選的新化合物數量增加了14.1%，達159 574 個。該數據是1995 年52 500 個篩選化合物的3 倍多。盡管有大量的化合物進入農藥研發鏈，但能夠進入開發階段的化合物平均數量從1995 年的4 個下降至2010—2014 年間的1.5 個。本質上，這也反映了決定產品進入開發階段的正確性大幅提高，因為進入開發階段的產品絕大多數進入了商品化。從產品的首次合成到首次上市所需的時間，1995年為8.3 年，2000 年為9.1 年，2005—2008 年統計數據是9.8 年，而2010—2014 年延長到11.3 年。

在過去20 年里，作為新活性成分研發關注的主要市場(北美、歐盟15 國和日本)在作物保護市場上的份額有所下降。發展中國家市場出現了更大的增長。大公司的研發預算已經從農用化學品轉向了轉基因(GM)性狀的開發，因此新活性成分進入開發并隨后被引入的速度已經下降。所以，農藥行業變得更加依賴于老的和非專利保護的化學農藥產品，盡管老產品的可獲得性受到了再登記要求的影響(尤其在歐盟)。目前的登記標準往往會將廣譜的農用化學品排除在外，因此導致許多新的活性成分都是具有單一作用位點的高選擇性化合物。這樣就會增加耐藥性發展的可能性，特別是雜草對除草劑的耐藥性，雖然情況并非總是如此[25]。

2 作物保護新技術進展

2.1 新型化學農藥和生物農藥的研究與開發

超高效(＜75 g a.i./hm2)、低毒(LD50＞2 000 mg/kg)、安全(環境安全，對蜂、鳥、魚、蠶毒性低，符合環境毒性等國際農藥生產許可證的標準)的農藥被稱為綠色農藥。

我國是綠色農藥的最早提出者，2003 年，綠色農藥創制被正式列入國家重點基礎研究發展計劃(973 計劃)，標志著我國綠色農藥創制得到認可。李忠教授將中國綠色農藥創制分為3 個階段：2003—2008 年，綠色化學農藥的先導結構及作用靶標的發現與研究；2010—2014 年，分子靶標導向的綠色化學農藥創新研究；2017—2020 年，農業生物藥物分子靶標發現與綠色藥物分子設計[26]。

宋寶安院士認為當今國際新農藥創制研究趨勢主要呈現三大特點：一是新的生物技術引領：以功能基因組學、蛋白質組學以及結構生物學為代表的生命科學前沿技術，尤其是以基因編輯為代表的顛覆性技術與新農藥創制研究的結合日益緊密。二是生物信息技術應用：高性能計算、大數據以及人工智能等新興技術開始應用于新農藥創制研究，極大地提高了農藥創制效率。三是多學科發展的推進：世界農藥科技的發展已經開始進入一個新時代，多學科之間的協同與滲透、新技術之間的交叉與集成、不同行業之間的跨界與整合已經成為新一輪農藥科技創新浪潮的鮮明特征。

在未來5～10 年的時間里，我國綠色農藥創新研究的重點：一是新型高效生物農藥的創制及產業化技術。以活體微生物、活性代謝產物為有效成分創制安全高效的生物農藥新品種，建立綠色高效、低成本、低污染制造工藝，創制安全高效、環境適應性強、持效期長的生物農藥。二是綠色化學農藥的創制及產業化技術?；谔烊划a物及化學小分子數據庫，發展基于人工智能和計算機輔助技術設計新型農藥分子骨架；發展基于靶標抗性預測的藥物合理設計新方法，降低農藥創制抗性和交互抗性的風險，創制高效、環境安全、綠色化學農藥新產品[27-29]。

在我國科學家提出綠色農藥之前，綠色化學的概念早在20 世紀90 年代初即被英國科學家首次提出，1997 年成立了綠色化學研究，1999 年出版了英國皇家化學學會公認的綠色化學雜志的第一卷。綠色化學的概念基于十二項原則，旨在減少或消除化學產品的合成、生產和應用中的危險材料，從而減少或消除對人類健康和環境有害的材料的使用。綠色化學的十二項原則是幫助化學家實現可持續發展目標的設計指導方針。綠色化學的特點是仔細規劃化學合成和分子設計，以減少不良后果。綠色化學的十二項原則是由Paul Anastas 和John Warner 在1998 年提出的。它們是設計新化學產品和工藝的指導框架，適用于工藝生命周期的所有方面，從所用原材料到轉化的效率和安全性，以及所用產品和試劑的毒性和生物降解性[30]。

很顯然，中國專家提出的綠色化學的概念與國外的不同。中國專家強調的是結果，而國外專家更注重過程。但筆者認為，中國科學家在開發綠色農藥的過程中也應該遵守綠色化學的原則。

劉長令[31]指出綠色農藥必備的五要素：安全性高、效果好、成本低、專利權穩定、市場潛力大。他強調，研究人員從研究之初就要充分考慮這五要素。新農藥創制成功率之所以那么低，就是因為研究的時候沒有充分考慮開發，尤其是安全性和成本。在整個研發過程中，化合物結構的設計至關重要，是農藥創制的核心所在，它決定了后續的一切，決定了原材料、反應工藝、效果等，決定了產品能否成功上市以及是否具有市場競爭力；而后續的劑型、應用等研究，都是在化合物結構基礎上的錦上添花。

周明國[32]提出了“靶向農藥”的概念。他認為，“靶向農藥”就像“一把鑰匙只開一把鎖”，是指能夠識別、瞄準特定結構的分子靶標，安全高效地防治特定病蟲草害的農藥活性化合物，或者農藥制劑。靶向農藥的毒理學是預知的，安全性非常高，可以減少農藥登記所需的一些安全性和毒理學評價費用。隨著科技的發展，將來還可以把核酸農藥直接導入到植物體內，賦予作物自身長期抗病、抗蟲的能力，這樣防治病蟲害的成本就會下降。

盡管“生物農藥”在世界各國的定義不盡相同，但對其不同于傳統化學農藥的特性和優勢已達成共識。

傳統化學農藥的使用每年以2%的速度減少，而生物農藥的使用以10%的速度增長。微生物農藥、生物化學農藥和嵌入植物的保護劑(PIP)是重要的生物農藥類別，它們占據全球農藥市場5%的份額，其中微生物農藥占主導地位[33]。

近年來，無論是大型研發公司、非專利產品制造商，還是許多小型企業和初創企業，對生物制劑的興趣都有了顯著增長。這是由于生物農藥面臨的監管程序要求較低、病蟲害綜合管理(IPM)項目的增長以及農民為應對病蟲害威脅對更多樣化的措施的需求所推動的。在IPM 系統中，生物和合成農藥產品經常一起使用。自1960 年以來，生物制品(包括天然物質、發酵產物、微生物和信息素、捕食昆蟲和螨類、真菌和線蟲)的引進速度顯著增長。在1960—1990 年期間，平均每年有3 種新的生物產品被引入全球市場。1990—2016 年，平均每年有11 種新的生物制劑問世。在過去20 年里，新生物產品的引進速度經常超過傳統產品，而且這一趨勢似乎還將繼續下去。在專利申請方面，2017 年是生物農藥專利數量(173 件)首次超過傳統作物保護產品(117 項)的一年。生物農藥的銷售額從1993 年的1 億美元增長到2016 年的30 億美元，從占全部作物保護產品銷售額的0.4%增長到5.6%[34]。

生物農藥在種子處理、土壤處理和收獲后應用方面市場前景廣闊。預測到2027 年，生物農藥(微生物、生物化學和有益昆蟲)市場預計將達到23 億美元，2021—2027 年的復合年增長率為4.7%。有機食品市場的主要驅動力是對有機食品需求的增長、原材料成本的降低以及監管審批的加快[35]。

我國生物農藥主要包括生物化學農藥、微生物農藥和植物源農藥。截至2022 年12 月31 日，在有效登記狀態的生物農藥有效成分有142 個，產品1 900 多個。8 年來生物農藥有效成分和產品的年均增長率分別為6.40%和8.83%，說明我國生物農藥登記數量在平穩增長，生物農藥行業正逐漸壯大[36]。

2.2 生物刺激劑和植物免疫激活劑的開發應用

在科學文獻中，“生物刺激劑”一詞的首次定義出現在Kauffman 等(2007)的同行評議論文：“生物刺激劑是一種與肥料不同的材料，在少量施用時可以促進植物生長”，“生物刺激劑有多種配方和不同成分”。為了創建一個統一的定義，作為生物刺激劑必須具備的一些主要特征：⑴生物刺激劑的性質是多樣的；⑵生物刺激劑的生理功能是多樣的；⑶生物刺激劑對作物的功效包括提高作物對養分的利用效率及對非生物脅迫的耐受性，或改善作物的品質性狀。歐盟、美國和印度等已給出植物生物刺激劑的明確定義，并出臺了相應的監管法規。歐盟將生物刺激劑納入新的肥料法予以管制，印度修訂其肥料法規也將生物刺激劑納入監管。美國經過研究最終決定不將生物刺激劑納入美國的農藥管理法規(FIFRA)，而是由美國農業部監管[37]。

植物生物刺激劑作為不同于農藥或肥料的一類獨特的農業投入品，彌補了農藥和肥料的不足，可以在很大程度上改善農產品的品質和提高作物的產量。

生物刺激劑通過以下方式促進可持續農業發展[38]：⑴提高植物對非生物脅迫的耐受性，包括干旱、極端溫度(寒冷、霜凍和高溫)和鹽度；⑵促進營養物質的吸收和有效利用；⑶通過增加有益的土壤微生物來改善土壤健康；⑷通過改善植物健康和活力從而提高作物品質；⑸提高作物產量。

生物刺激劑在從種子萌發到作物成熟的整個作物生命周期中，通過許多已證明的方式促進作物生長和改善發育，包括但不限于如下幾個方面[39]：⑴通過改進植物健康和活力而提高作物的代謝效率，從而誘導產量增加和提高作物品質；⑵提高作物對非生物脅迫的耐受性和恢復能力；⑶促進養分的吸收、轉運和利用；⑷提高產品的品質屬性，如糖含量、色澤等；⑸提高用水效率；⑹提高營養物質的吸收和有效利用。

Li 等[40]發表了一份關于生物刺激劑(專門針對非微生物類刺激劑)使用效果的綜合薈萃分析報告。報告分析了全球180 項合格研究中超過1 000 對露地田間數據。比較了不同參數(生物刺激劑類別、施用方法、作物種類、氣候條件和土壤性質)條件下在露地種植中施用生物刺激劑后的產量增加情況?？傮w結果表明：⑴不同類別生物刺激劑的增產效益平均為17.9%，土壤處理的增產潛力最大；⑵生物刺激劑在干旱地區和蔬菜種植中對作物產量影響最大；⑶生物刺激劑在有機質含量低、非中性、鹽堿化、養分不足和沙質土壤中效果較好。

植物免疫誘抗劑即植物疫苗，主要是通過增強植物生理功能，增加植物對致病因子的抵抗力，從而提高植物的誘導抗性。它能夠激發植物體內多條代謝路徑，加強新陳代謝，促進植物的生長發育，達到增產抗病的效果。目前植物免疫誘抗劑主要有植物免疫蛋白、寡糖、水楊酸及其類似物、次生代謝物等類型[41-42]。

目前報道的免疫誘抗劑類物質主要包括有機酸類(水楊酸、茉莉酸及其甲酯、茉莉酮酸及其甲酯、草酸)，無機化合物(磷酸鹽、二氧化硅、臭氧)，寡糖類(海帶多糖、殼寡糖、多聚半乳糖醛酸、寡聚脫乙酰殼多糖、殼聚糖、氨基寡糖素)以及蛋白多肽類(如Harpin 蛋白及類似物)[43]。

由國外公司開發的具有抗病誘導功能的農藥品種有Messenger(Harpin 蛋白)、苯并噻二唑(BTH)、KeyPlex 腐殖酸、烯丙異噻唑、Sereenade、昆布素、Oxycom、Chitosan、Actigard、NCI、吡唑醚菌酯等。

已在我國登記的具有抗病誘導功能的農藥品種有植物激活蛋白、S-ABA、S-誘抗素、氨基寡糖素、甲噻誘胺、香菇多糖、井岡霉素、氟唑活化酯、阿泰靈(6%寡糖+鏈蛋白)、毒氟磷等[44]。

吳宇煉等[45]采用文獻計量學方法對1985—2021 年在國內外期刊上發表的關于植物免疫誘抗劑的文獻進行可視化分析。結果表明，當前植物免疫誘抗劑相關研究文獻處于波動上升的趨勢；根據WOS 數據庫，在外文文獻中，植物免疫誘抗劑相關文獻主要出自美國、中國、日本等國家。通過高頻次關鍵詞分布，研究熱點為水楊酸類植物免疫誘抗劑、氨基寡糖素類、青枯雷爾氏菌，以及秸稈反應堆技術、作物增產技術等方面。

根據以上描述，筆者認為免疫誘抗劑應該屬于生物刺激劑的范疇，是生物刺激劑的一部分。

生物刺激劑市場的增長是由于對可持續農業的需求激增和有害化肥的使用減少[46]。有市場預測報告指出，生物刺激劑(包括腐殖酸類物質、海藻提取物和微生物改良劑等)的全球市場額2027 年預計可達62 億美元，2022—2027 年復合年增長率為11.8%[47]。

2.3 微生物脂肽等微生物產品越來越重要

微生物對農業的重要性人所共知。微生物肥料、微生物農藥、生物刺激劑、生物堆肥、作物營養利用和管理、作物對生物和非生物脅迫的抵抗力、自然農業等都離不開微生物。

使用微生物(生物肥料和生物農藥)作為合成肥料和農藥的替代品或補充品來增加土壤肥力以及在農業中防治病蟲害的做法日益突出。生物肥料和生物農藥是環境友好型產品，可用于綜合營養管理(INM)和綜合病蟲害管理(IPM)技術。微生物在提高土壤肥力、病蟲害防治方面具有重要作用，對促進可持續農業的發展不可或缺[48]。

Markets and Markets 預測，全球農業微生物市場(土壤改良和作物保護)2027 年將達到126 億美元，2022—2027 年復合年增長率為14.6%[49]。

Mordor Intelligence 公司發布了2023—2028 年微生物農藥市場規模和份額的預測報告[50]，該報告涉及包括基于細菌、真菌、病毒等的微生物農藥，應用場景包括谷物、豆類和油籽、水果和蔬菜以及其他作物，涉及的市場包括北美、歐洲、亞太、南美和非洲。預測在此期間內微生物農藥市場的復合年增長率為16.3%。增長最快的市場是南美洲，最大的市場是北美洲。當將微生物農藥納入病蟲害綜合管理計劃(IPM)時，將在很大程度上減少對合成農藥的需求，而不影響作物產量。

在植物病害防治方面，微生物殺菌劑的作用除了以其本身作為拮抗微生物抵御病原微生物侵襲之外，微生物的次生代謝產物在抵御病原菌方面也會發揮很大作用。這方面的研究報告也非常多。近年來微生物脂肽類代謝產物在作物病害防治方面的應用潛力廣受關注[51]。

脂肽是微生物發酵過程中產生的次級代謝產物(通常為混合物)，脂肽生物表面活性劑通常是由β-氨基或β-羥基脂肪酸(親油基團)與肽鏈或肽環(親水基團)構成的一類生物表面活性劑(親水基和親油基以化學鍵連接，結構不對稱，具有較強的極性，水油兩親，可大幅降低表面和界面張力)，是一類新型天然表面活性劑，主要來源于芽孢桿菌(如表面活性素、伊枯草素、豐原素)，假單胞菌(黏液毒素)，地衣芽孢桿菌(地衣素)等[52-53]。

一些微生物脂肽已被用作植物病害生物防治劑(表1)[54]。

表1 作為生物防治劑的脂肽

2.4 納米農藥的開發利用

納米技術是21 世紀最有前途的技術之一。它是通過觀察、測量、操縱、組裝、控制和制造納米尺度的物質，將納米科學理論轉化為應用的能力。美國國家納米技術計劃(NNI)將納米技術定義為“在納米尺度(1～100 nm)上進行的科學、工程和技術”。納米科學不同于納米技術。納米科學是物理學、材料科學和生物學的融合，涉及在原子和分子尺度上操縱材料。而納米技術是在納米尺度上觀察、測量、操作、組裝、控制和制造物質的能力。

納米技術是一門相對較新的科學分支，其應用范圍廣泛，從能源生產到工業生產過程再到生物醫學應用。納米材料(NMs)可以被設計成具有獨特的組成和功能，這可以提供新的工具和技術。

一些國際組織如國際標準化組織(ISO)、經合組織(OECD)和歐盟(EU)以及一些國家主管機構如美國環保署(EPA)對納米技術和/或納米材料都有定義，但是目前為止還沒有見到對納米農藥的官方定義。但是，這些國際組織和國家主管機構都在研究如何監管納米農藥。

ISO 將納米材料定義為任何外部尺寸或內部結構或表面結構具有納米尺度的材料，其中長度范圍約為1～100 nm 被視為納米尺度。

與常規顆粒相比，納米顆粒可能具有不同的物理甚至化學性質的改變。因此，納米農藥的環境安全性和毒理學特性可能都需要更深入的評價，這給監管帶來了新的壓力[55-57]。

納米技術在農業上有廣泛的應用潛力，但就作物生產和作物保護而言，納米肥料和納米農藥的開發和利用將會給農業生產帶來變革。

關于納米農藥的研究進展，已有一些綜述文章可供參考[58-60]。

納米農藥制劑具有不同于傳統農藥制劑的諸多優點，主要表現在[61]：⑴改進農藥在植物葉面上的黏附性和穿透性；⑵防止農藥過早降解；⑶減少農藥使用頻次；⑷提高水不溶性農藥的溶解度；⑸控制或緩慢釋放農藥；⑹改進農藥的生物可獲得性；⑺靶向傳遞農藥；⑻促進靶標害物對農藥的吸收；⑼改進農藥制劑的穩定性；⑽降低抗性產生的風險；⑾降低環境污染的風險；⑿降低有害生物防控成本。

目前，全球范圍內獲得登記和商品化的納米農藥產品還很少。美國登記了納米銀制劑作為抗微生物產品使用，不是農業用藥。另外，各種農藥微乳劑產品也是人們在無意識的情況下登記了的符合納米定義的納米農藥產品。但是目前研究中的納米農藥重點都不在微乳劑產品上。

佛羅里達大學在美國農業部國家食品和農業研究所(NIFA)特種作物研究計劃(Specialty Crop Research Initiative)的資助下組建了多州、跨學科的Zinkicide 團隊。該團隊包括納米科學家、植物病理學家、農業經濟學家、推廣專家和其他人員，共同努力幫助柑橘種植者、消費者和當地居民擁有健康的樹木和美味、安全的柑橘產品。據稱，該團隊開發的產品目前在申請EPA 登記中。

在中國，納米農藥研究正處于火熱狀態中，還成立了一些專門研究機構。一些研究機構和農藥生產企業也宣稱已經開發出了某些納米農藥產品。有些產品處于登記狀態，但是并不是以“納米制劑”申請的登記，因為中國還沒有對“納米農藥制劑”的登記做出任何特別的規定。如河北中天邦正生物科技股份公司已經獲得登記的45%聯肼·乙螨唑懸浮劑。

我國納米農藥研究取得了重大進展：創制了一批高效、安全與低殘留納米農藥新制劑；針對大噸位與主導性殺蟲劑、殺菌劑和除草劑，開發了納米微乳劑、混懸劑、膠囊劑、水溶膠與固體分散體等綠色納米農藥新劑型，判明了其增效減排效果、適用范圍、優選劑量與施用方法；可以平均提高藥效30%～50%，延長持效期4～5 倍，顯著降低殘留污染[62]。

為了加強納米農藥的質量管理，2021 年我國農業農村部農藥檢定所發布了中華人民共和國農業行業標準即納米農藥產品質量標準編寫規范的征求意見稿。

根據聯合市場研究公司(Allied Market Research)發布的一份名為“納米農藥市場”的新報告，2021 年納米農藥(納米殺蟲劑、納米殺菌劑、納米除草劑及其他)市場價值為5 億美元，預計到2031 年將達到16 億美元，2022—2031 年的復合年增長率為12.5%[63]。另有預測報告指出，預計到2030 年全球納米農藥市場規模將達到19 億美元左右，2022—2030 年的復合年增長率為13.66%[64]?？梢?，2 份預測報告對納米農藥市場的發展趨勢預估基本一致。

2.5 育種新技術(基因編輯和RNA 干擾技術)在作物保護中的應用

利用育種技術改善作物品質，或者提高作物對各種非生物和生物脅迫的抵御能力是始終伴隨著作物生產。隨著技術的進步，傳統的育種技術被現代轉基因技術替代。作物轉基因育種始于20 世紀80 年代，經過40 多年的發展，已育成多種作物的轉基因品種，并在生產中廣泛應用。轉基因技術能將一個生物體中結構明確、功能清楚的基因取出，讓其在另一個作物體內發揮作用，實現基因在不同物種間的重組。這項新技術不僅更精準，而且利用其他物種的基因資源能極大擴充作物自身的基因庫，使作物具備抗蟲、耐除草劑、抗旱等特性。抗草甘膦的轉基因玉米和大豆以及抗蟲的轉基因棉花等已經在全球很多國家栽種。我國也要大力發展轉基因大豆和玉米的種植。

2013 年，以CRISPR/Cas9 系統為標志的第3 代基因編輯技術取得了決定性突破，打破了常規育種瓶頸，成為基因編輯主流技術?；蚓庉嬍侵笇δ繕嘶蜻M行精確操作，使基因實現定點突變、插入、刪除，從而直接啟動、關閉某些基因，甚至直接在分子水平對致病基因做編輯、修改，進而對未知功能基因進行研究和基因治療的技術。這個過程既模擬了基因的自然突變，又修改并編輯了原來的基因組，真正實現了“基因編輯”。為推進該技術在中國農業上的應用，2022 年1 月24 日，中國農業農村部制定公布了《農業用基因編輯植物安全評價指南(試行)》。

基因編輯是當前全球發展農業生產、滿足農產品需求所高度重視的革命性顛覆性技術，全球農業大國高度重視。2018 年美國政府發布《2018—2023 年戰略計劃》，將基因編輯列為5 個顛覆性技術之一長期投資；2019 年俄羅斯公布約17 億美元的聯邦計劃，支持基因編輯研究，旨在培育基因編輯作物和動物新品種。世界多國積極推進基因編輯技術產業化，放開基因編輯產品監管，目前已經在水稻、玉米、大豆、小麥和番茄等農作物以及豬、牛、羊等農業動物中廣泛應用，國外已有百余種植物基因編輯產品成功上市。

基因組編輯(GE)技術有助于有針對性和快速地實現作物育種計劃，增強對害蟲和病原體的抗性。GE 不需要雜交，因此避免了在優秀品種中通過連鎖引入不良性狀，加快了整個育種過程。GE 技術可以通過直接編輯有害生物基因組或植物敏感基因組或作為生物防治劑(BCA)的微生物基因組，對植物敏感性基因及害蟲和病原體的毒力因子進行編輯，以獲得植物保護效果[65]。

據文獻報道[66]，1995 年有研究人員發現注射正義RNA(senseRNA)和反義RNA(antisense RNA)均能有效并特異性地抑制秀麗新小桿線蟲(Caenorhabditis elegans)par-1 基因的表達，該結果不能使用反義RNA 技術的理論做出合理解釋。直到1998 年，Fire和Mello 課題組接手了此課題。他們以秀麗新小桿線蟲為模型，發現在此課題中，引發線蟲par-1基因沉默的是小片段的雙鏈RNA，而不是正義單鏈RNA或負義單鏈RNA。他們之后又研究了秀麗新小桿線蟲的unc-22 基因，進一步闡述了雙鏈RNA 在基因沉默中的作用，并將這一現象命名為“RNA 干擾(RNAi)”。他們的研究成果激起了其他科學家研究RNA 干擾現象的濃厚興趣，由于他們的發現揭示了分子生物學中一個全新的，具有普遍性的機制，2 位科學家Andrew Fire 和Craig C. Mello 因此在2006 年獲得諾貝爾獎。

RNAi 是指在進化過程中高度保守的、由雙鏈RNA(dsRNA)介導的同源mRNA 高效特異性降解的現象，也稱為轉錄后基因沉默(PTGS)，在植物、線蟲、昆蟲、脊椎動物等真核生物中普遍存在。該現象在20 世紀90 年代發現之后便成為一種重要的基因干擾技術。RNAi 技術是一種多功能、有效、安全、環保的作物保護替代方案，有大量證據表明通過宿主誘導基因沉默(HIGS)和噴霧誘導基因沉默(SIGS)技術都可以用于控制病毒、細菌、真菌、昆蟲和線蟲。RNAi 技術也是一種強大的、多功能的作物病蟲害控制替代技術，它在農業領域的應用擴展到病毒、細菌、真菌、昆蟲、線蟲和植物。過去阻礙其應用的主要問題是生產成本和穩定性，隨著新技術的發展，生產成本越來越低，而穩定性封裝策略提供了一種避免性能退化的解決方案。在脂質體、病毒樣顆粒、復合納米顆粒和生物黏土中封裝dsRNAs 在過去10 年中獲得了實用性，因為它們能防止降解。提高其穩定性一直是該技術發展過程中的一個挑戰，裸露的dsRNAs 很容易因為環境暴露或酶的作用以及目標生物的pH 而降解。封裝為dsRNA 的穩定性提供了保證，有時也提高了生物細胞對dsRNAs的攝取。一些用于封裝的材料對害蟲防治還有加和作用；然而，封裝材料大多無害、可生物降解而且在多種化學環境中穩定，這有利于dsRNAs 的可控釋放[66]。

根據目前的研究進展，基因沉默技術在實驗室環境下的抗病蟲害效果已經得到廣泛的證實，金蕓等[67]的研究也證明了HIGS 用于對抗難以防治的土傳真菌病害的有效性。由于傳統的化學控制方法對根部侵染的病原菌幾乎難以奏效，因此拓展HIGS的方法到其他根部侵染的病原菌的防治中非常值得嘗試。同時，得益于真菌基因組的測序，基因功能的解析和對侵染過程及宿主抗病過程的深入了解，研究人員將可能挑選合適有效的靶標基因進行特定靶向沉默。因此，基因沉默技術具有非常光明的應用前景及切實可行的操作性。

高瀝文等[68]回顧了RNA 干擾的基本作用機制和發展歷程，全面總結了RNAi 生物農藥的研究水平和應用現狀，深入分析了RNAi 生物農藥發展面臨的機遇和挑戰，以及未來的發展前景。毫無疑問，將RNAi 應用于農作物保護無疑具有很多優點，特別是能夠特異性地靶向已知的核苷酸序列，并有望減少植物病害、減輕環境負擔。近年來，一些研究發現簡化了其應用程序，降低了生產成本。此外，研究者們還進行了一些探討，其目的在于使RNAi的使用變得更加有效和安全。盡管外源dsRNAs 的識別、吸收和轉運機制仍有待確定，但最近的研究表明使用局部施用的RNA 農藥作為作物保護措施的潛在益處有很多，包括相對于許多現有農藥而言的低毒性、物種特異性以及當設計了合適的dsRNA序列時對環境的友好性。所以，如果謹慎地進行構思和開發，RNA 農藥能夠以安全有效的方式徹底改變田間病蟲害及雜草的管理體系。

與基因敲除、基因編輯等技術相比，RNAi 極具優勢。dsRNA 在農業上的應用方式，特別是在病蟲害防治中的應用方式，可以通過3 種方式來實現：⑴寄主誘導的基因沉默(host-induced gene silencing，HIGS)；⑵病毒誘導的基因沉默(virus-induced gene silencing，VIGS)；⑶噴霧誘導的基因沉默(sprayinduced gene silencing，SIGS)。HIGS 需要通過轉基因作物來表達針對害蟲或病原物的dsRNA。VIGS基于病毒工程在昆蟲體內產生足量的dsRNA。如利用CTV(柑橘衰退病毒)表達載體在柑橘植株內獲得長期、穩定表達的抗黃龍病外源基因，成功抑制了黃龍病的發生和蔓延。SIGS 則更類似于傳統農藥的施用方法，通過非轉基因手段，直接向環境中噴施或注射dsRNA，通過害蟲取食或病原體侵染的過程而起作用[68]。

2.6 大數據、人工智能和精準農業在未來作物保護上的應用

人工智能是一組使計算機能夠模擬人類智能的技術。人工智能的子領域包括自動化機器學習(AutoML)和機器學習，這是指使用算法在沒有人為干預的情況下學習和執行任務；深度學習，即使用神經網絡識別大容量數據中的復雜模式；認知計算，即用于模擬人類大腦的功能來解決復雜問題；以及自然語言處理，即幫助計算機理解和解釋人類語言。

簡單地說，大數據是更大、更復雜的數據集，尤其是來自新數據源的數據集。這些數據集是如此龐大，傳統的數據處理軟件根本無法管理它們。但是這些海量的數據可以用來解決人們以前無法解決的業務問題。大數據有3 個特點，也稱3 個“V”，即種類更多(variety)、數量(volume)不斷增加，速度(velocity)更快。

大數據是人工智能運行的燃料。大量不同的數據使機器學習應用程序能夠完成它們的設計任務：獲得并完善一項技能。

人工智能通過自動化和增強數據準備、數據可視化、預測建模和其他復雜的分析任務，使大數據分析變得更加簡單，否則這些任務將是勞動密集型和耗時的。人工智能可以幫助用戶更快地從大型、復雜的數據集中處理、操作和顯示可操作的見解。人工智能獲得的數據越多，它就越能學習并提高其模式識別能力。

人工智能在農業和上的應用場景包括：⑴實時作物和土壤監測；⑵作物產量預測和價格預測；⑶有害生物識別和及時噴灑農藥；⑷更明智地配置資源；⑸改善食品和環境的可持續性；⑹分析市場需求，管理風險；⑺作物保護、施肥和收獲作物。

人工智能在有害生物治理中的作用如下[69]：⑴簡單的偵察方法：人工智能可以偵查和提供準確的有害生物描述和它們在田間的確切位置。⑵解決病蟲害診斷方面的挑戰：正確識別田間特定病蟲害對其成功管理至關重要。有害生物管理的另一個重要方面是定期監測有害生物，這有助于確定發病率和開始進行有害生物管理干預的時間。⑶及早預測有害生物問題：應用人工智能技術可以幫助自動化和加快過程，在有害生物管理的重要方面，如有害生物識別、有害生物監測和選擇適當的有害生物管理策略，向農民提供及時和正確的決策支持。⑷大規模有害生物監測和監視：基于人工智能原理的無人機用于森林監測和監視。⑸有害生物管理：利用基于人工智能的無人機噴灑農藥，通過確保作物完全覆蓋，在更大范圍內有效控制有害生物。

精準農業(PA)，有時被稱為“處方農業(prescription farming)”或“可變速率技術(variable rate technology)”，是管理空間和時間變化的實踐。精準農業是一種基于觀察、測量和響應作物田間和田內變化的農業管理概念?？梢哉f精準農業的發展和人工智能技術的發展密切相關。精準農業的發展始于20 世紀90 年代中期，得益于由衛星提供的全球定位系統(GPS)服務的廣泛可用性。首次應用是聯合收割機的產量制圖和土壤養分制圖，根據田地的空間變化進行磷肥和鉀肥的施用。隨后是作物生長成像，指導氮肥施用。傳感器用于記錄來自衛星、飛機、無人機或拖拉機上的可見光波段和近紅外攝像機的圖像。土壤結構制圖也使用電導率設備進行，該設備可用于操作空間可變播種率。使用GPS 的自動拖拉機制導系統現在在英國被廣泛采用。

到目前為止，精準農業的大部分發展都應用于谷物和歐洲的油菜，以及北美的玉米和大豆等作物。然而，在葡萄藤和果園中也有潛在的機會。精準農業在作物保護領域的商業化應用相對有限。

黑草(Alopecurus myosuroides)在英國冬小麥中的普遍存在，對除草劑的抗性越來越強，這引起了人們對繪制這種雜草在田間發生情況的興趣，從而使昂貴的除草劑的補丁噴灑成為可能。收集黑草圖像的最佳時間是在收獲前，盡管這意味著第一次使用除草劑的機會是在下一季。EyeWeed 項目由Innovate UK 聯合資助，雷丁大學(University of Reading)和幾家工業合作伙伴參與其中，該項目利用安裝在地面的農業機械(尤其是噴霧器)上的攝像頭，研究了在作物生長的早期階段檢測谷物中的黑草。目前正在評估一種允許除草劑“實時”施用的原型噴霧器(prototype sprayer)。

另一項正在開發的技術是高光譜成像的應用。使用特殊的傳感器，可以記錄農作物葉片反射光光譜的差異。這些差異與葉綠素的熒光和玉米黃質的存在有關，可以表明作物健康狀況的變化以及遭受干旱或與病害有關的壓力的程度。美國的專業公司提供基于高光譜傳感器的服務，主要用于研究目的。有一些證據表明，葉部病害的發病率甚至可以在人眼可見之前檢測到。劍橋大學和工業合作伙伴Blightsense 在開發一種快速的聲學生物傳感器設備，用于田間鑒定馬鈴薯疫病的病原體疫霉(Phytophthora infestans)在空氣中傳播的孢子。精準農業在作物保護中的廣泛應用將在很大程度上取決于這些不斷發展的傳感器技術的技術性能和經濟可行性[70]。

總之，大數據、人工智能和精準農業3 者相互聯系，相輔相成，它們在未來的作物保護中必將發揮重要的作用。

2.7 再生農業與未來的作物保護

位于美國明尼蘇達州明尼阿波里斯市的再生農業基金會(RAF)認為，再生農業是很難定義的[71]。再生農業不是一個新概念。再生農業并不是一套精心描繪的實踐或某種認證的農業類型，也不僅僅是基于一系列的指標如土壤有機碳含量和水質給出的定義。最好把再生農業看作解決多種危機的步驟。再生農業使人們朝著一個豐富的食品和纖維生產、恢復生態系統、運轉良好的水和碳循環、繁榮的社區以及一個公平而繁榮的食品經濟的世界發展。

國際公益環保組織自然資源保護委員會(Natural Resource Defense Council，NRDC)2022 年3月發布了一份報告，即《可再生農業：21 世紀的農業政策，推進可再生農業的政策建議》[72]。報告認為，再生農業是一種土地管理理念，農民和牧場主在與自然和社區和諧相處的情況下種植糧食和纖維。該報告還為再生農業提出了一個決策框架(表2)。

表2 再生農業的決策框架

再生不會在一夜之間削弱農藥市場，但對氣候變化和碳封存的關注及持續的監管壓力，消費者對生產系統可追溯性的需求，以及農民尋求削減生產成本，將在短期內逐步減少投入使用，并可能使許多化學類別在未來10 年淘汰[73]。

3 作物保護的未來展望

如前所述，當前的作物保護面臨著諸多挑戰，因此科學家們一直在不斷探索作物保護的新技術和新方法。同時，其他行業的各種新技術的發展也可為未來的作物保護提供更多的可能性。然而，未來的作物保護如何能以史為鑒采取更為智慧的指導思想開發和利用各種新舊作物保護技術和方法是非常重要的。

筆者認為，未來的作物保護應該在尊重自然法則的基礎上發展先進技術，并利用好符合自然法則的老舊技術：⑴首先不能過多依賴化學品的投入；⑵其次以土壤、種子、作物為本，利用現代技術尤其是生物產品的投入為主，充分利用微生物資源，保障土壤、種子和作物的健康，實行作物全生命周期保護；⑶與作物育種、生態協同技術以及營養投入(肥料)密切配合；⑷倡導和發展再生農業理論和技術，走與自然和諧的作物保護道路；⑸實施作物全生活周期(從播種-幼苗-長成-收獲-收獲后)的作物健康保護，而不是見蟲殺蟲，見病防病。