开启高效低风险的全新农药时代——记中国农业科学院植物保护研究所副所长、研究员郑永权

本刊记者 吴应清

开启高效低风险的全新农药时代
——记中国农业科学院植物保护研究所副所长、研究员郑永权

本刊记者 吴应清

获2016年度国家科技进步奖二等奖

作为一个农业大国，我国具有数量庞大的农产品生产和供给链条。好比人生病了要吃药，植物生病了也要打药，农药为我国农作物稳产、高产做出了重要贡献。但硬币尚有两面，农药杀虫，同样也会对其他生物产生危害。一方面，农药是保障农产品安全不可或缺的生产资料，农药的使用每年可挽回全球粮食损失约30%左右，挽回经济损失3000亿美元；另一方面，其特有的生态毒性、不科学合理使用等会带来诸多负面影响。

在水果蔬菜市场，很多消费者谈农药色变，甚至将有无使用农药作为挑选产品的标准。农药真的这么可怕吗？对此，中国农业科学院植物保护研究所副所长、研究员郑永权的回答是否定的。今年1月份，他主持的“农药高效低风险技术体系创建与应用”项目荣获了2016年度国家科学技术进步奖二等奖。他表示，这个项目集合了“高效低风险”的农药发展理念和应用技术创新，对农药行业和农业产业的发展均具有重要的里程碑意义。

核心理念“高效低风险”

“高效低风险”究竟是什么意思？

郑永权介绍，迄今为止，农药经历了低效高毒、高效高毒、高效低毒和现在的高效、低毒、低残留4个发展阶段。其中，“高效、低毒、低残留”农药概念一度非常先进，但随后，研究人员发现，这种模式下的农药成分隐性风险高、药液流失严重、农药残留超标和生态环境污染问题严重，因此，这种概念已不能满足现代社会发展需求。

举例来说，氟虫腈是一种典型的高效低毒低残留农药，杀虫谱广，对蚜虫、叶蝉、飞虱、鳞翅目幼虫、蝇类和鞘翅目等重要害虫有很高的杀虫活性，对哺乳动物没有不良影响，如果正确使用，其在收获的农产品中残留量很低。但是，蜜蜂却对氟虫腈非常敏感，仅微量接触——一只蜜蜂采集带有极微量氟虫腈的花粉后带回巢穴，就会导致蜜蜂整箱死亡。又如磺酰脲类除草剂，每亩地仅用1～2克就可有效杀灭杂草，效果极好，毒性多为低毒或微毒，在农产品中的残留都为未检出，但其留在土壤中却会造成后茬作物死亡或植株矮小。

郑永权总结道：“‘高效、低毒、低残留’的农药概念主要针对人类而言，但是对生态环境、非标靶生物而言不一定安全，所以已经不能满足现代社会发展需求。而我们提出的‘高效低风险’理念则符合当前人们对农药使用的要求，这也是整个项目的核心。”事实上，郑永权团队提出的这一理念并非集中在哪一个步骤，他们提出要将风险控制贯穿农药研发、加工、应用及管理的全过程，在农药使用的全线保证低风险。

团队要做的第一步就是要判别一种农药是不是低风险，但在实际生活中，这并不容易。即便是同一种农药分子，由于具备不同的空间结构，也很可能产生完全不同的毒性机理，对生物和生态环境造成危害。“我们把这种相同分子式、不同空间结构的农药叫做‘手性农药’。作为农药使用大国，我国手性农药约占农药的40%，然而目前仅有7%的手性农药使用单一异构体。不同手性的异构体可能产生不同的生理作用。例如，s-异丙甲草胺和R-异丙甲草胺都可除草，但后者有致癌作用。要推行高效低风险的农药使用概念，准确识别手性农药风险也是一个重要的突破口。”郑永权说。

经过长期研究，郑永权团队率先建立了手性色谱和质谱联用分析方法，成功实现了腈菌唑等大宗使用的手性农药对映体分离，平均检测时间10min/样品，效率提高12倍，灵敏度提高50～100倍。他们已经成功识别了7种以三唑类手性农药为主的对映体隐性风险；明确了4种对映体的差异性代谢规律及影响农产品安全的关键因子，为高效低风险手性农药的研发、应用及风险控制提供了技术指导。

此外，项目团队还设计了高效低风险农药剂型并进行了产业化应用。他们率先建立了“表面张力和接触角”双因子药液对靶润湿识别技术，制定了作物润湿判别指标，提高对靶沉积率30%以上。通过水基化技术创新、有害溶剂替代、专用剂型设计、功能助剂优化，研发了10个高效低风险农药制剂并进行了产业化，在全国28个省、市、自治区进行了应用。

三步走的科学施药技术

再好的农药也要科学合理地使用才能发挥它的效用，也要在保证防治效果的前提下尽量减少农药的用量。郑永权表示，随着农药登记的逐渐严格，现在农药的安全性相对来说已有了很大改善，其本身的风险越来越低，反而是不合理的使用方法加大了其风险性。为此，项目团队进一步研发了“科学选药、合理配药、精准喷药”高效低风险施药技术。

“把自己想象成一个农民（使用者），使用农药的步骤中，第一步是什么，很显然是去买，也就是挑选农药。”农民使用农药大都是从市场上购买后直接使用，这种农药未必对于当地的病虫害等有效，且有可能对人和环境有潜在风险。郑永权团队经过深入研究害虫对常用农药的敏感性的基础上，在攻克了诊断剂量和时间控制、货架寿命及田间适应性等技术难题后，发明了瓜蚜等精准选药试剂盒26套。农民可以自行去田间捉虫子等放入试剂盒中，1～3小时内即可将虫子的死亡率与试剂盒说明书中的进行对比，以此来判断药剂是否有效。该试剂盒的准确率达80%以上。通过这个试剂盒来选药，可以判断所选农药是否有较高的防效，达到规避盲目选择农药的风险。

选好了药，下一步就是配药。“以往农民在选完药之后都是自己随意配药，不同作物构造各异，如何才能让农药粘在叶子上发挥效果？”郑永权说，基于此，团队建立了可视化液滴形态标准，研发了药液沾着展布比对卡，实时指导田间适宜剂型与桶混助剂的使用，可减少农药用量20～30%。

只有真正站在使用者的角度去思考才能解决其切身关心的问题。在选药、配药之后，团队面临的下一个步骤就是喷药。据郑永权介绍，现在农民在喷农药的时候，大多采用的是粗放的喷洒方式，直到农药从叶子上往下流才收手。事实上，在雾滴往下滴的时候，农药大多已经喷洒过度了。继沾着展布比对卡之后，团队通过研究雾滴大小、雾滴密度与防治效果的关系，又发明了药剂喷雾雾滴密度指导卡，指导卡结合雾滴密度测试卡、比对卡，通过此“三卡”联合使用，实现用“雾滴个数”指导农民用药，减少药液喷施量30%～70%。

最后，郑永权团队还提出了以“风险监测、风险评估、风险控制”为核心的风险管理方案。系统开展了高风险农药对后茬作物药害、环境生物毒性、农产品残留超标等风险控制研究，三唑磷、毒死蜱等农药风险控制措施被行业主管部门采纳，为农药风险管理提供了科学支撑。根据郑永权项目组统计，目前，以高效低风险理念为支撑的技术和产品推广应用1.8亿亩次，新增农业产值149.9亿元，新增效益107.0亿元，经济、社会、生态效益显著。

刘旭、吴孔明、宋宝安、蔡道基等中国工程院院士认为，郑永权团队的此项研究在技术和理论方面均具有明显突破和创新，对我国农药发展和应用具有很强的实用性和指导性，成果整体处于国际国内同类研究领先水平。对此，郑永权表示，当初开展项目的时候，因为种种条件限制，只选择了我国农药中应用最为广泛的杀虫药，今后他们会把目标放在杀菌剂和除草剂上。另外，对于整个团队来说，在项目取得突出成果之后，最大的困扰反而是把技术和产品商品化推广。下一步，团队计划在农业部等部门大力支持下，加速推广相关成果和技术，为农业发展和食品安全做出更大贡献。

有人说，农药是一把双刃剑，割断了虫害之索，也割开了危害之门。当下，国家政策大力倡导减少农药用量，实现“青山绿水”的友好型环境社会，国内专业合作制、土地流转、大农场制的大农业生产方式快速发展，“高效低风险”的农药应用有了合适的温床去发展，有望真正使农药这把“双刃剑”实现“正面作用可期，负面影响可控”，趋利避害，造福百姓。