高效低風(fēng)險才是好農(nóng)藥

　　關(guān)注農(nóng)藥行業(yè)發(fā)展的人會注意到，近期，農(nóng)業(yè)部相繼發(fā)布4項公告，其中都強調(diào)高效低風(fēng)險農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境安全中的積極作用。記者獲悉，在實際工作中，高效低風(fēng)險已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)部有關(guān)部門對農(nóng)藥進(jìn)行登記時會考慮的一個重要因素。

　　何謂低風(fēng)險農(nóng)藥？為什么要在我國推廣農(nóng)藥高效低風(fēng)險的理念？近日，《中國科學(xué)報》記者采訪了在我國率先提出農(nóng)藥高效低風(fēng)險理念的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所副所長鄭永權(quán)研究員及其團(tuán)隊。2017年1月9日，“農(nóng)藥高效低風(fēng)險技術(shù)體系創(chuàng)建與應(yīng)用”項目成果獲得了2016年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。

　　隱藏的農(nóng)藥風(fēng)險

　　氟蟲腈是一種典型的高效低毒低殘留農(nóng)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，對作物無藥害。過去，氟蟲腈常用于田間病蟲害防治。

　　然而不久后，人們發(fā)現(xiàn)蜜蜂對氟蟲腈非常敏感。一只蜜蜂采集帶有極微量氟蟲腈的花粉后，有時候并不會直接死亡，而是把這種花粉帶回巢穴。久而久之，就會造成整箱或整窩蜜蜂的死亡。因此氟蟲腈被禁止使用了。

　　又如磺酰脲類除草劑，每畝地僅用1到2克就可有效殺滅雜草，可以說是非常低毒低殘留的農(nóng)藥了。但其留在土壤中會造成后茬作物死亡或植株矮小。因此也是一種高風(fēng)險的農(nóng)藥。

　　“過量施藥、后茬作物藥害、農(nóng)藥殘留超標(biāo)、水生生物中毒死亡、蜜蜂等益蟲大量死亡、毒生姜事件等，這些都是農(nóng)藥使用中存在的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量及生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險。”鄭永權(quán)告訴《中國科學(xué)報》記者，“高效、低毒、低殘留”的農(nóng)藥概念主要針對人類而言，但是對生態(tài)環(huán)境、非標(biāo)靶生物而言不一定安全，所以已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展需求。

　　為此，他們提出了農(nóng)藥高效低風(fēng)險理念，創(chuàng)建了以有效成分、劑型設(shè)計、施用技術(shù)及風(fēng)險管理為核心的農(nóng)藥高效低風(fēng)險技術(shù)體系，將風(fēng)險控制貫穿農(nóng)藥研發(fā)、加工、應(yīng)用及管理全過程，取得系列創(chuàng)新與突破。

　　然而，一種農(nóng)藥究竟是不是低風(fēng)險、有沒有潛在的風(fēng)險，卻不容易識別。且不論像氟蟲腈那樣的低毒低殘留農(nóng)藥需要緩慢積累才能觀察到其對環(huán)境的風(fēng)險危害，就是同一種農(nóng)藥分子，由于具備不同的空間結(jié)構(gòu)，也很可能產(chǎn)生完全不同的毒性機理，包括對非標(biāo)靶生物和生態(tài)環(huán)境造成危害。

　　這種相同分子式、不同空間結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥被科學(xué)家叫做“手性農(nóng)藥”。識別手性農(nóng)藥風(fēng)險就成為鄭永權(quán)團(tuán)隊的第一個突破口。

　　手性農(nóng)藥占農(nóng)藥的40%，然而目前僅有7%的手性農(nóng)藥使用單一異構(gòu)體。不同手性的異構(gòu)體可能產(chǎn)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。

　　經(jīng)過長期研究，鄭永權(quán)團(tuán)隊率先將手性固定相與串聯(lián)質(zhì)譜結(jié)合，應(yīng)用于手性農(nóng)藥殘留分析，靈敏度提高50~100倍，檢測效率提高12倍。中國農(nóng)科院植保所研究員董豐收介紹，他們已經(jīng)成功識別了7種手性農(nóng)藥在異構(gòu)體水平上的活性和毒性差異，首次發(fā)現(xiàn)苯醚甲環(huán)唑高效體活性是低效體的17.4倍、低效體毒性是高效體的6.8倍；發(fā)現(xiàn)三唑酮、苯醚甲環(huán)唑、己唑醇的高風(fēng)險體在番茄中優(yōu)先累積，易造成殘留風(fēng)險。

　　好用的傻瓜型產(chǎn)品

　　基于此，項目團(tuán)隊繼續(xù)深入，設(shè)計了高效低風(fēng)險農(nóng)藥劑型并進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。負(fù)責(zé)此項工作的中國農(nóng)科院植保所研究員黃啟良告訴記者，通過高效低風(fēng)險農(nóng)藥有效成分、助劑的篩選，研究了配方組分之間的相互作用與增效關(guān)系，評價了配方組合的生物活性及安全性，他們研發(fā)了可分散油懸浮劑新產(chǎn)品。這種新產(chǎn)品使用植物油等低風(fēng)險溶劑完全替代乳油中苯類有害溶劑。

　　他們設(shè)計開發(fā)出水基替代油基的高效氯氰菊酯、烯酰嗎啉、苯醚甲環(huán)唑等水基化新產(chǎn)品，其中有10個獲得了農(nóng)藥登記并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。上述產(chǎn)品有機溶劑用量減少60%以上，在全國28個省、市、自治區(qū)推廣應(yīng)用，大幅度降低了環(huán)境風(fēng)險。

　　不僅如此，為了方便技術(shù)推廣和農(nóng)民使用，他們還研發(fā)了一套“科學(xué)選藥、合理配藥、精準(zhǔn)噴藥”的高效低風(fēng)險施藥技術(shù)。

　　團(tuán)隊成員中國農(nóng)科院植保所研究員蔣紅云告訴《中國科學(xué)報》記者，以典型作物重大害蟲為例，過去農(nóng)民和技術(shù)人員憑經(jīng)驗選藥，準(zhǔn)確性差，即便采用實驗室檢測的方法，也需要3到7天時間才能出結(jié)果，不能實時知道田間用藥。

　　現(xiàn)在，他們成功研制出瓜蚜、麥蚜、桃蚜、褐飛虱、煙粉虱、小菜蛾、棉鈴蟲等重要農(nóng)業(yè)害蟲的精準(zhǔn)選藥試劑盒26套。只需要把田間害蟲捕捉放到試劑盒內(nèi)，1~3小時內(nèi)觀察其死亡率就能判斷這種農(nóng)藥是否能有效殺害田間害蟲，并且可以實時跟蹤，及時調(diào)整用藥。“選藥準(zhǔn)確率提高到80%以上。”蔣紅云說。這為當(dāng)前農(nóng)藥應(yīng)用中大量存在的盲目選藥和藥不對癥等難題提供了重要的技術(shù)解決方案，降低了“選藥不當(dāng)”帶來的農(nóng)藥應(yīng)用風(fēng)險，填補了國內(nèi)空白。

　　團(tuán)隊還研發(fā)了以藥液沾著展布比對卡為指導(dǎo)的合理配藥技術(shù)。通過建立可視化液滴形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，實時指導(dǎo)田間適宜劑型與桶混助劑的使用，與常規(guī)施藥方法比，可減少農(nóng)藥用量20%~30%。

　　蔣紅云介紹，團(tuán)隊還發(fā)明了以霧滴密度指導(dǎo)農(nóng)藥施用的精準(zhǔn)噴藥技術(shù)。過去用藥是“噴雨式”，不管需要多少，一直噴到藥液往下流才行，這樣大大增加了不必要的農(nóng)藥噴施量。

　　新的方法把霧滴密度測試卡粘在要噴施的葉面上，施藥人員正常施藥，然后將測試卡與比對卡比較，根據(jù)測試卡上顯示的霧滴密度來判斷施藥量是否合適。“這種方法能減少藥液噴施量30%~70%，實現(xiàn)了用‘霧滴個數(shù)’指導(dǎo)農(nóng)民用藥，提高了農(nóng)藥應(yīng)用水平，減少了農(nóng)藥應(yīng)用風(fēng)險。”蔣紅云說。

　　為政策制定出謀劃策

　　“我們的創(chuàng)新成果已經(jīng)被農(nóng)業(yè)部相關(guān)部門采納，為農(nóng)藥風(fēng)險管理提供了科學(xué)支撐。”鄭永權(quán)說，該團(tuán)隊提出了以“風(fēng)險監(jiān)測、風(fēng)險評估、風(fēng)險控制”為核心的風(fēng)險管理方案。

　　通過對后茬作物藥害風(fēng)險控制研究，發(fā)現(xiàn)氯嘧磺隆等長殘效除草劑對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響及其降解代謝規(guī)律，明確了9種后茬敏感作物安全種植與前茬施藥劑量及間隔期之間的關(guān)系，提出了限定施藥劑量和施藥次數(shù)及后茬作物種類的技術(shù)措施。這些成果為農(nóng)業(yè)部671號公告提供了重要技術(shù)支撐，有效降低了后茬作物藥害發(fā)生幾率。

　　同時，通過對環(huán)境生物毒性風(fēng)險控制研究，系統(tǒng)進(jìn)行了氟蟲腈在產(chǎn)地環(huán)境中的風(fēng)險評估，揭示了氟蟲腈在四種土壤中的環(huán)境行為，明確了氟蟲腈對非靶標(biāo)生物高毒特性，以及其在稻田應(yīng)用中對甲殼類水生生物和蜜蜂存在高毒性風(fēng)險，提出了氟蟲腈在水稻上禁用的建議，研究成果被農(nóng)業(yè)部1157號公告采用。

　　而在農(nóng)產(chǎn)品殘留風(fēng)險控制方面，通過市場監(jiān)測和田間試驗驗證，系統(tǒng)研究了毒死蜱、三唑磷、三氯殺螨醇、氰戊菊酯等4種高風(fēng)險農(nóng)藥在我國蔬菜、果樹和茶葉上的殘留特性和降解規(guī)律，明確了上述農(nóng)藥降解慢、殘留長是導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標(biāo)的主要原因，提出了其在蔬菜、果樹和茶葉上禁用建議，該研究結(jié)果被農(nóng)業(yè)部199號、2032號公告采用，有效地保障了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

　　2014年10月，中國農(nóng)學(xué)會組織的以吳孔明院士為組長、宋寶安院士和喬雄梧研究員為副組長的成果評價專家組認(rèn)為：“該成果針對我國傳統(tǒng)農(nóng)藥毒性高、利用率低、安全性差等問題，提出了農(nóng)藥高效低風(fēng)險新理念，系統(tǒng)研發(fā)了高效低風(fēng)險農(nóng)藥識別、高效劑型設(shè)計、高效施用技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了農(nóng)藥高效低風(fēng)險技術(shù)體系。成果整體處于國際同類研究先進(jìn)水平，在手性農(nóng)藥對映體識別與風(fēng)險評價、靶向沉積技術(shù)方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。”

　　鄭永權(quán)告訴記者，農(nóng)藥高效低風(fēng)險技術(shù)體系在河北、山東等28個省、市、自治區(qū)的水稻、小麥、棉花、蔬菜、果樹上進(jìn)行了推廣應(yīng)用，累計達(dá)1.8億畝次，新增產(chǎn)值149.9億元，新增效益107.0億元，社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益顯著。