有機(jī)生物農(nóng)藥發(fā)展分析

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1引言

近年來(lái)，由于化學(xué)農(nóng)藥固有的持久性、生物富集性、高毒性和環(huán)境遷移性，使其通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤、水體和大氣，造成人類生存環(huán)境的污染以及嚴(yán)重危害人類的健康。因此，為有效保持農(nóng)田生態(tài)平衡，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，確保食品安全，有機(jī)農(nóng)業(yè)作為實(shí)施可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)踐模式，其生產(chǎn)規(guī)模得到大幅增加，到2003年全球有機(jī)農(nóng)場(chǎng)數(shù)近10萬(wàn)家。至2008年末，我國(guó)有機(jī)產(chǎn)品認(rèn)證企業(yè)已達(dá)2800多家，有機(jī)食品市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)81億元。有機(jī)食品對(duì)農(nóng)藥要求嚴(yán)格，只有通過(guò)有機(jī)產(chǎn)品認(rèn)證的生物農(nóng)藥才能用于有機(jī)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是建立在生態(tài)平衡和生態(tài)預(yù)防基礎(chǔ)上的可持續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，其核心是建立和恢復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和良性循環(huán)。近年來(lái)，生物農(nóng)藥的資源篩選評(píng)價(jià)、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)和新技術(shù)示范推廣都有了快速發(fā)展。

2生物農(nóng)藥的發(fā)展現(xiàn)狀

生物農(nóng)藥是指用來(lái)防治農(nóng)業(yè)病、蟲(chóng)、草等有害生物的生物活體及其代謝產(chǎn)物，制成的生物源制劑包括細(xì)菌、病毒、真菌、線蟲(chóng)、植物、昆蟲(chóng)天敵、農(nóng)用抗生素、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等。生物農(nóng)藥具有高效、無(wú)殘留、無(wú)抗藥性等優(yōu)點(diǎn)，在有機(jī)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防治領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。2008年，我國(guó)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防治市場(chǎng)對(duì)生物農(nóng)藥的需求規(guī)模約36億元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際20％的水平，預(yù)計(jì)未來(lái)5年保持約20％的增長(zhǎng)速度。生物農(nóng)藥在抗性管理、使用間隔期和殘留方面具有優(yōu)勢(shì)；具有低的使用間隔期限制（0～4h），通常在作物收獲前都可以使用；在植物葉子和水果上的殘留可以被接受。生物農(nóng)藥對(duì)人畜毒性小，環(huán)境兼容性好，有害生物不易產(chǎn)生抗性。至2000年，我國(guó)已注冊(cè)登記生物農(nóng)藥有效成分品種77個(gè)，占農(nóng)藥有效品種的13．4％，產(chǎn)品691個(gè)，占注冊(cè)登記農(nóng)藥產(chǎn)品7．1％，產(chǎn)量接近10萬(wàn)t制劑，使用面積0．27億hm2次。在國(guó)外有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，普遍認(rèn)可使用來(lái)自植物和微生物且具有殺蟲(chóng)治病活性成分的生物農(nóng)藥類防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害。在溫室有機(jī)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，由于溫室的特殊環(huán)境條件和以病害和小型害蟲(chóng)發(fā)生為主，適合使用微生物制劑。通常防治蚜蟲(chóng)、粉虱等害蟲(chóng)使用的真菌劑如百僵菌、蠟介輪枝菌和玫煙色擬青霉菌，也可使用皂角液、植物種子油。黃瓜葉甲的防治通常使用沙巴蔡蘆、魚(yú)藤酮或除蟲(chóng)菊，對(duì)馬鈴薯甲蟲(chóng)防治以Bt制劑使用廣泛，同時(shí)真菌制劑和昆蟲(chóng)病原線蟲(chóng)和蟲(chóng)生線蟲(chóng)等寄生蟲(chóng)線蟲(chóng)制劑也可以有效控制病害。

3生物農(nóng)藥的種類

有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的生物農(nóng)藥，按其來(lái)源分類，微生物農(nóng)藥按微生物（病毒、線蟲(chóng)和細(xì)菌）分類、來(lái)源于昆蟲(chóng)的信息素農(nóng)藥（性信息素和激素）和天然植物提取物（除蟲(chóng)菊素和從被囊動(dòng)物提取的殺蟲(chóng)化合物）。

3．1微生物源生物農(nóng)藥

微生物源農(nóng)藥占整個(gè)生物農(nóng)藥95％，微生物源農(nóng)藥的主體為真菌、細(xì)菌、放線菌、酵母菌和病毒等。

3．1．1微生物源殺蟲(chóng)劑

微生物源殺蟲(chóng)劑占整個(gè)生物防治劑90％以上，應(yīng)用最廣的是蘇云金芽孢桿菌殺蟲(chóng)劑（Bt），我國(guó)年產(chǎn)量達(dá)3萬(wàn)t，第2代細(xì)胞工程和第3代基因工程殺蟲(chóng)劑可以克服殺蟲(chóng)譜窄、持效期短、藥效慢等弊端。國(guó)際上開(kāi)發(fā)Bt資源主要研制廣譜高效制劑和應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)手段如質(zhì)粒消除、原生質(zhì)體融合、結(jié)合轉(zhuǎn)移、基因重組來(lái)提高殺蟲(chóng)晶體的產(chǎn)量、擴(kuò)大殺蟲(chóng)電譜和延長(zhǎng)有效期［1］。據(jù)報(bào)道，制備生產(chǎn)的蘇云金芽孢桿菌產(chǎn)品達(dá)100多種，廣泛用于防治稻苞蟲(chóng)、稻卷葉螟和粘蟲(chóng)、松毛蟲(chóng)、茶毛蟲(chóng)和玉米螟等多種害蟲(chóng)。

3．1．2微生物源除草劑

從微生物中發(fā)現(xiàn)許多除草活性的物質(zhì)，主要有雜草菌素（用于防除水田稗草等禾本科雜草）、細(xì)交鏈孢霉素、茴香霉素。近年來(lái)，從微生物代謝產(chǎn)物開(kāi)發(fā)新型除草劑最成功的有雙丙氨酰磷和草胺磷，雙丙氨酰磷是從發(fā)酵液中分離的一種有機(jī)磷雙肽化合物，德國(guó)赫司物公司又以雙丙氨酰磷為模板，人工合成開(kāi)發(fā)出草胺磷，雙丙氨酰磷和草胺磷都為非選擇性內(nèi)吸輸導(dǎo)型高效除草劑，廣泛用于果園、苗圃、橡膠園等防除多種一年生和多年生禾本科雜草及闊葉雜草。

3．2植物源生物農(nóng)藥

3．2．1植物源殺蟲(chóng)劑

從植物體中提取的具有抗菌抗病毒或殺蟲(chóng)效果的成分，或是從植物體中分離純化有農(nóng)藥活性的新物質(zhì)作為結(jié)構(gòu)模板，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的多級(jí)優(yōu)化，從而制造低毒高效的新農(nóng)藥。其中2個(gè)主要產(chǎn)品是從菊屬植物花中提取的除蟲(chóng)菊素［2］和從印楝樹(shù)種子提取的印楝素和Queium（AgraQuestwebsite）。目前，國(guó)內(nèi)植物源農(nóng)藥的產(chǎn)量規(guī)模和應(yīng)用范圍與微生物農(nóng)藥比較還相對(duì)較小，有待于進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)利用［3］。菊科植物的除蟲(chóng)菊，對(duì)菜青蟲(chóng)、蚜蟲(chóng)、蚊蠅等多種昆蟲(chóng)有毒殺作用；萬(wàn)壽菊提取物對(duì)豆蚜蟲(chóng)、菜青蟲(chóng)等具有毒殺或驅(qū)避作用；楝科中有印楝、苦楝、和川楝，印楝素為提取物，對(duì)果樹(shù)害蟲(chóng)和蔬菜害蟲(chóng)有拒食作用；衛(wèi)毛科中的苦皮藤的提取物對(duì)水稻、玉米和蔬菜害蟲(chóng)有防治作用。

3．2．2植物源生物除草劑與殺菌劑

植物源除草劑和殺菌劑的生物活性沒(méi)有商業(yè)化的合成除草劑的活性高，因此，市場(chǎng)有限。

3．3動(dòng)物源生物農(nóng)藥

從動(dòng)物體內(nèi)分離的激素、信息素、毒素等動(dòng)物源生物農(nóng)藥，常用于生產(chǎn)的是昆蟲(chóng)信息素，全球已合成昆蟲(chóng)性信息素類1000多種，成為有機(jī)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)治理的主要手段。對(duì)各種蜘蛛和黃蜂等動(dòng)物毒素研究發(fā)現(xiàn)，這類毒素結(jié)構(gòu)相似，主要作用于昆蟲(chóng)神經(jīng)－肌肉接點(diǎn)，阻斷以谷氨酸為介質(zhì)的神經(jīng)興奮的傳導(dǎo)，這是一新的作用靶標(biāo)，必然作為開(kāi)發(fā)新型殺蟲(chóng)劑。據(jù)報(bào)道來(lái)源于甲殼動(dòng)物外骨骼的幾丁聚糖可被用于防治白粉病和葡萄孢病原菌［4］，由動(dòng)物產(chǎn)生的毒素或激素如腦激素和性信息素等，可以抑制昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育和干擾害蟲(chóng)的新陳代謝，控制農(nóng)作物的病蟲(chóng)害。Jones等［5］在美國(guó)西部的果樹(shù)農(nóng)場(chǎng)的綜合管理中利用補(bǔ)食性昆蟲(chóng)和蜘蛛降低了作物的被害程度和減少化學(xué)合成農(nóng)藥的使用，增加產(chǎn)出［6］。

4生物農(nóng)藥在有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

4．1生物特效農(nóng)藥

以菌治蟲(chóng)是20世紀(jì)80年代新興的生物防治技術(shù)，它利用昆蟲(chóng)的病原微生物殺死害蟲(chóng)，對(duì)人畜均無(wú)影響，無(wú)殘留毒性，害蟲(chóng)對(duì)細(xì)菌不產(chǎn)生抗藥性。性誘殺蟲(chóng)劑是利用化學(xué)不育劑使害蟲(chóng)失去繁殖力，造成絕育而達(dá)到殺蟲(chóng)的目的，美國(guó)科學(xué)家利用此項(xiàng)技術(shù)成功防治危害牲畜的螺旋錘幼蟲(chóng)。

4．2動(dòng)物飼料添加劑和藥品替代產(chǎn)品

以消費(fèi)者為主導(dǎo)的市場(chǎng)下，天然飼料科技得到有機(jī)農(nóng)業(yè)從業(yè)者的接受和支持，經(jīng)過(guò)研究的新飼養(yǎng)方法與常規(guī)抗生素飼養(yǎng)法不同，它利用含有的益生菌、有機(jī)酸、脂肪酸、酵素、有機(jī)礦物質(zhì)、天然霉菌毒素吸附劑，取代含動(dòng)物性成分的同類產(chǎn)品以及許多其它相關(guān)產(chǎn)品。

4．3天然植物源飼料添加劑

飼料添加劑在未來(lái)10～20年內(nèi)將取得突破性進(jìn)展，總趨勢(shì)是向高產(chǎn)量、低成本、高效率、低污染、無(wú)殘留方向發(fā)展。新型添加劑如金屬螯合物、小肽、酶制劑、飼用微生態(tài)制劑、中草藥添加劑、寡聚糖、卵黃抗體等將廣泛應(yīng)用，常見(jiàn)的植物性飼料添加劑為松針葉、刺五加、胡枝子、楊樹(shù)皮等。

4．4中草藥類獸藥產(chǎn)品

畜牧產(chǎn)品的安全問(wèn)題如藥物殘留、病菌耐性日益受到關(guān)注，開(kāi)發(fā)中草藥類獸藥產(chǎn)品是生產(chǎn)有機(jī)畜產(chǎn)品的需求。其主要來(lái)源于被稱為具有抗壓力、適應(yīng)因子及改善免疫功能的植物提取物，可解決抗生素和有害化學(xué)合成類藥物在動(dòng)物性食品中的藥物殘留問(wèn)題，減少和避免耐藥菌的產(chǎn)生和蔓延，提高動(dòng)物機(jī)體的免疫能力。中草藥成分復(fù)雜，使用后能顯著增強(qiáng)動(dòng)物體質(zhì)，減少用藥，降低動(dòng)物性產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

4．5非化學(xué)替代抗生素類產(chǎn)品

從酒精酵母細(xì)胞壁提取的甘露寡糖等寡糖類飼料產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)精密分析研究證實(shí)能起到和抗生素類飼料相同的性能，產(chǎn)品成分穩(wěn)定，安全無(wú)害，有利于畜牧腸道健康和免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

5結(jié)語(yǔ)

有機(jī)農(nóng)業(yè)倡導(dǎo)生物農(nóng)藥的使用，所以有機(jī)農(nóng)業(yè)也是發(fā)揮生物農(nóng)藥作用的廣闊領(lǐng)域。雖然生物農(nóng)藥的生產(chǎn)成本高于化學(xué)農(nóng)藥，但其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益卻不可估量，可以提高農(nóng)作物的品質(zhì)。我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到生物農(nóng)藥屬高難技術(shù)領(lǐng)域，其研發(fā)和生產(chǎn)都需要高投入，進(jìn)行作用機(jī)理、毒理學(xué)和環(huán)境行為學(xué)試驗(yàn)。與傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥相比，生物農(nóng)藥具有優(yōu)勢(shì)，但多數(shù)天然產(chǎn)物化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易合成及合成成本太高，受植物的采集季節(jié)性且分布的地域性，生物農(nóng)藥受環(huán)境因素影響較大，有些生物農(nóng)藥的毒性也較高且活性成分穩(wěn)定性差，易分解，這些問(wèn)題有待于在有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)一步研究。