1、生物農藥的研究進展隨著化學農藥廣泛的使用,靶標生物的抗藥性逐漸增強,對其控制越來越難,使得 近幾年的化學農藥毒性更強、濃度更高,導致整個農業生態系統已經日趨惡化,嚴重影 響了自然生態平衡和生態系統的自我調節能力。 而這些化學農藥的開發難度和開發成本 也很大, 同時化學農藥毒性大、 殘留量高, 長期使用會對環境和人類健康造成嚴重威脅。 因此,生物農藥得以迅速發展,并獲得獨立的知識產權,成為創制新農藥的重要途徑。 開發安全性高、殘留量低、無公害、生物活性高、選擇性強的生物農藥成為當今農藥發 展的趨勢和迫切需要。在今后相當長一段時間內,生物農藥將有較大發展,它將成為今 后農藥發展的一個重要方向,并逐

2、漸成為研究和應用的熱點。生物農藥指用來防治病、 蟲、 草等有害生物的生物活體及其代謝產物和轉基因產物, 并制成商品的生物源制劑。 生物農藥與傳統化學農藥的區別在于它們通常是控制而不是 消滅病蟲,具有延遲的作用,更具有選擇性。生物農藥具備以下優點:第一,活性高, 選擇性強,對非靶標生物相對安全;第二,不易產生抗藥性;第三,高效,低殘留,無 污染,常常能迅速分解,不破壞生態環境;第四,種類繁多,研發、利用途徑多;第五, 作為病蟲綜合防治項目 IPMP 的一個組成部分,作用機理不同于常規農藥,不影響作物 產量。因此,生物農藥具有廣闊的應用前景。1. 生物農藥的研究進展據“發展中國家生物農藥國際研討會

3、”上的專家們介紹,目前全世界投入化學農藥 的總投資平均每年 280億美元,但生物農藥的投資只有 3.8億美元,只占總額的 4%, 在中美洲生物農藥只占地區農藥市場的 2-3%,亞洲和拉美的生物農藥的生產能力也很 弱,但是鑒于世界各國消費者對于無害農產品的需求日益增長,生物農藥的發展具有廣 闊的天地。在拉美,目前在使用生物農藥方面領先的國家有古巴、哥倫比亞和巴西等。 世界上生物農藥使用量最多的國家有墨西哥、美國和加拿大,三國的生物農藥使用量占 世界總量的 44%。 歐洲的生物農藥使用量占全世界的 20%, 亞洲占 13%, 大洋洲占 11%; 拉美和加勒比占 9%,非洲占 3%。2. 生物農藥的

4、分類生物農藥的種類眾多,按開發對象和來源可將生物農藥分為:生物源農藥、生物化 學農藥、生物合成農藥、仿生合成農藥、轉基因植物農藥等。2.1 生物源農藥直接利用生物體本身或從中提取出有效成分配制的農藥。植物產生的次生代謝產物超過 40 萬種, 其中的大多數化學物質如萜烯類、 生物堿、 類黃酮、甾體、酚類、獨特的氨基酸和多糖等均具有殺蟲或抗菌活性。全世界已報道過 1 600 多種具有控制有害生物的高等植物,除蟲菊、煙草、魚藤酮的商品化加工制劑可 能是最早的植物源農藥商品制劑,國內現已成功地開發了以煙堿、苦參堿、楝素、茴蒿 素和茶皂素等為主成分的 16 種植物農藥,并已登記注冊。動物源農藥主要是指商

5、品化的天敵昆蟲和捕食螨以及采用物理或生物技術改造的 昆蟲等,在早期的生物防治中最重要的措施就是利用天敵昆蟲和捕食螨,用內含昆蟲血 淋巴的聚乙烯色囊作為飼養赤眼蜂的昆蟲卵塊的成功使得昆蟲天敵的利用取得了重大 進展。 同時還可利用基因工程將抗藥性基因轉入天敵中使之產生抗藥性或將害蟲的不育 基因導入雄蟲體內培養不育雄蟲干擾其正常交配, 還可以采用物理輻射獲得不育雄蟲釋 放到田間干擾其正常交配從而達到防治害蟲的目的。微生物源農藥是利用微生物或其代謝物作為防治農業有害物質的生物制劑, 主要包 括微生物殺菌劑、微生物殺蟲劑和微生物除草劑。微生物農藥有真菌農藥、細菌農藥、 病毒農藥和抗菌素農藥。目前,研究歷

6、史最長應用最廣泛的細菌殺蟲劑是蘇云金芽孢桿 菌。此外,緩馳芽孢桿菌、綠粘帝霉菌、放射性土壤桿菌也已作為產品應用。在真菌殺 蟲劑中研究應用最多的是白僵菌,其次是綠僵菌、赤僵菌、蟲生藻等。應用較廣的病毒 制劑有核型多角體病毒、顆粒體病毒和質型多角體病毒。抗生素是微生物產生的次級代 謝產物,用于防治植物病蟲害及雜草,是近年來發展最迅速的領域。2.2 生物化學農藥生物化學農藥是一類由天然產物提取的物質, 是動植物體內所具有的或合成的分泌 物,包括植物源農藥和動物活性物質。植物源農藥可以通過作用于昆蟲神經系統及影響 昆蟲生理生化功能發揮藥效,另外還具有殺菌及治療病毒病的作用。另外還有許多動物活性物質也具

7、有殺蟲抑菌的作用。按照一般生物機制可分為 4 類:化學信息素,激素, 天然植物生長調節劑和酶制劑。該農藥必須符合以下兩個標準,也必須符合這類化合物 的性能要求。第一,必須顯示出與對耙標生物直接毒殺不同的作用方式;第二,生物化 學農藥必須是天然存在的,或者如果它是由人工合成,則在化學結構上必須與天然存在 的模式化合物的分子結構一樣。 國外研究較多的有印楝、 番荔枝、 巴婆、 萬壽菌等植物。 其中最成功的當屬印楝。 我國在這一領域的研究涉及楝科、 衛矛科、 柏科、 豆科等植物。 動物源生化農藥最常見的為昆蟲性信息素類。 據統計, 全世界已合成昆蟲性信息素 1000多種,商品化的有 280多種。微生

8、物產生的抗生素和毒素如井岡霉素、雙丙氨磷、赤霉 素、霉嶺霉素等可防治多種病蟲草螨,效果很好。2.3 生物合成農藥一般指通過微生物發酵工藝,以微生物代謝次生物質為有效成分的農藥,其有效成 分實際上是生物合成的有機化學物質。此類農藥一般具有藥效高、針對性強、無藥害、 與環境相容性好等優點。目前其主要品種是殺菌劑,如井岡霉素、春雷霉素、多抗霉素 等。2.4 仿生合成農藥仿生合成農藥是仿照生物源物質在有效成份分子結構上進行改動,目的是降低成 本,提高藥效、增加穩定性或降低毒性。氨基酸甲酸酯類、擬除蟲菌酯類、沙蠶毒素類 產品分別是天然存在的毒扁豆堿、除蟲菌素、沙蠶毒素的仿生產品。2.5 轉基因植物農藥對

9、于轉入外源基因的抗蟲作物,如轉 Bt 抗蟲棉花、玉米等作物,它們不屬于傳統 的農業防治抗蟲育種,也不是生物防治,而相當于利用作物本身生物合成有效成分,與 生物合成農藥類似。在作物體內合成 Bt 內毒素與作物體外施用 Bt 制劑對害蟲的作用 類似,甚至產生抗藥性副作用的情況亦相似。因此,可以把這類轉基因抗蟲作物按農藥 對待。3. 生物農藥發展存在的問題目前生物農藥的使用已經成為越來越重要的防治病蟲害的方法, 更能夠滿足人類對 生活質量認識的提高的需求, 顯然它已經在農業生產發展和維護環境生態平衡中占據重 要的位置,但這并不代表著生物農藥就是最佳的選擇,在現實生活中,較化學農藥來說依然具有很大的局

10、限性,同時也不可忽視由它給生物帶來的危害性。3.1生物農藥研發方面由于科研投入少,基礎研究不夠深入,科研單位無力或不愿進行高投入的產品作用 機理、毒理學和環境行為學試驗研究;還有研發單位只重視學術水平,與企業的生產脫 軌,具備商業化條件的品種不多,真正開發成產業化品種或當家品種的更少。3.2國家相關農藥政策執行不力盡管我國出臺了不少有利于促進生物農藥發展的政策法規,但由于歷史、經濟以及 技術等方面原因,國家未能進行強制性推廣生物農藥。雖然已有相關法規規定了關停高 劇毒農藥生產的時間表,但地方或部門受利益驅動,執行這些法規的阻力較大。 3.3消費意識差,缺乏必要的使用技能生物農藥不僅對生產技術要

11、求高, 而且需要農民在使用過程中也要掌握一定的技術 和知識。而我國農民的整體素質不高,長期以來使用化學農藥已經習慣了,對生物農藥 缺乏足夠的了解,而生物農藥的使用不僅需要考慮防治對象的習性,還要考慮生物農藥 自身的特點,兩者結合得不好,防治效果就不夠理想。面對藥性生疏、使用麻煩的生物 農藥,在那些思想保守、怕冒風險的農民心中無法產生好感,嚴重影響了生物農藥全面 推廣。3.4生物農藥性價比無優勢生物農藥不具備化學農藥用量少見效快的優點, 當遇到突發性和毀滅性病蟲害時就 不能有效的進行防治;以活體微生物為有效成分的產品,在外界環境中生物活性下降很 快,受到環境因素的影響較大;農民在使用生物農藥的意

12、識和技能不如一度曾經使用化 學農藥熟練,并對化學農藥產生的效過容易接受,因此還有待于提高他們的意識和科學 的使用技術。另外,高毒農藥和生物農藥在市場上并沒有明顯的價格差,無價格優勢的 生物農藥不會引起農民的購買興趣。至于殘留問題,大部分農產品都是用來直接銷售, 不是用于自己消費,即使有點殘留既不會傷害自己又不影響其銷售價格,沒有利益的驅 動和社會責任感的淡薄,也是部分農民不愿使用生物農藥的一個重要原因。4. 發展生物農藥的對策針對目前我國生物農藥發展存在的突出困難和問題,應采取有效的方法解決。一是 從經濟和社會效益雙重角度考慮其發展前景,對生物農藥的發展給予政策傾斜,加大研發資助, 對企業減免

13、稅費等, 而對劇毒、 高毒、 高殘留的化學農藥應該禁止或限制使用。 二是應當推動資源優勢整合,集成創新,在全國形成若干個既具有開發能力又能規模生 產的大型生物農藥企業,逐步形成多品種結構的生物農藥產業發展格局。三是企業和農 技部門共同努力,加強對生物農藥的技術推廣,使農民能夠熟練掌握生物農藥的使用技 術。四是加大技術研發力度。科研機構要與企業緊密結合,加大技術研發力度,在不斷 推出生物農藥新晶種的同時,著力完善原有老產品,提高藥效,讓生物農藥真正做到高 效、低毒、無污染、無公害。此外,盡快研究推廣快速、實用的農殘檢測新技術,切實 建立優質優價的農產品市場價格體系,引導生物農藥消費。五是加強生物

14、農藥宣傳推廣 力度。涉農部門、農林業類高校以及新聞媒體要針對性開展科技下鄉之類的科普宣傳活 動,經常對農民進行科普知識宣傳教育,使廣大農民熟悉農作物病蟲草害的防治特點, 掌握生物農藥的藥理特點和使用技能,提高農民使用生物農藥的積極性和主觀能動性。 5. 生物農藥研究的前景展望隨著人們對化學農藥弊端和環保重要性的進一步認識, 生物農藥內涵的擴展和新技 術的不斷涌現,生物農藥將是 21世紀農藥研究開發的重點。一是開發作用機制獨特的 生物農藥;二是生物與化學相結合,開發生物化學農藥;三是生物技術向生物農藥研究 滲透,隨著細胞工程,基因工程技術的日趨成熟。轉基因植物的研究越來越受到重視。 轉基因植物包括具有農藥作用的轉基因植物與抗農藥的轉基因植物。此外,利用細胞工 程改造,生產生物農藥也將成為熱點。四是生物農藥資源開發,生物農藥商品化技術以 及生物農藥和化學合成農藥的聯合使用技術的研究等,都會在 21世紀生物藥研究中得 到重視。隨著全球經濟一體化高速發展,我國的農業經濟必隨之發生重大變革,傳統農