提高農藥利用率是農藥減量的核心技術

杜鳳沛，中國農業(yè)大學理學院副院長、教授、農藥學博士生導師、北京市教學名師。目前杜教授的研究領域主要包括兩方面：一是農藥學及農藥減量化使用技術中的界面化學問題研究，二是新型農藥助劑和水基化農藥制劑加工、增效及其穩(wěn)定性機制研究。目前主持國家公益性行業(yè)項目、國家自然科學基金項目等多項科研項目，已發(fā)表教學科研論文60余篇，其中SCI論文30余篇，獲省部級及以上教學、科研成果獎6項。

從2016年第一期雜志開始，本刊就對農藥零增長進行了重點關注，并將其作為一個持續(xù)跟蹤呈現(xiàn)的內容板塊。2月24日，本刊記者專程奔赴北京，與中國農業(yè)大學的幾位專家教授針對農藥、化肥零增長做了面對面的交流探討。在這里，將以對話的形式為大家呈現(xiàn)農藥領域的專家——中國農業(yè)大學理學院副院長杜鳳沛教授，在如何實現(xiàn)農藥零增長方面的一些見解。

記者：農藥零增長的提出，反映出了農藥利用率偏低的現(xiàn)象。您認為，我國農藥利用率偏低的主要原因是什么？

杜鳳沛：
2015年12月，農業(yè)部首次公布化肥、農藥利用率數(shù)據(jù)，當年我國水稻、玉米、小麥三大糧食作物農藥利用率為36.6%，而歐美發(fā)達國家小麥、玉米等糧食作物的農藥利用率在50-60%，比我國高15~25個百分點，說明我國與發(fā)達國家相比還有較大差距。農藥利用率的影響因素有很多，涉及植保機械、施藥技術、農藥制劑、農藥助劑、藥液的物理化學性質、植物葉面靶標界面結構特性以及藥液與靶標葉面的界面相互作用等。所以，農藥利用率的提升也是一個綜合性的問題，需要藥械、施藥技術、制劑、助劑與靶標葉面性質的有機結合，才能大幅度提高農藥利用率。具體到我國農藥利用率低的主要原因，我認為主要包括以下五個方面。一是我國施藥器械落后，霧滴霧化狀態(tài)不好，跑冒滴漏嚴重；二是農民長期養(yǎng)成的低濃度大噴霧量的施藥習慣；三是農藥制劑沒有做到精細化研發(fā)，界面性質不好，在靶標植物葉面附著沉積差；四是對靶標植物葉面界面特性研究不足，認識不清，不能做到有的放矢，從而使霧滴與植物葉面界面相互作用差，造成了霧滴的彈跳與藥液的流失；五是不能科學合理使用農藥噴霧助劑。以上五個因素綜合起來看，農藥利用率低的核心科學問題只有一個，就是藥液不能在靶標植物葉面有效潤濕、沉積、附著。

記者：您如何看待我國農藥制劑的現(xiàn)狀？

杜鳳沛：
農藥制劑是農藥工業(yè)的重要組成部分，也是農藥行業(yè)發(fā)展水平的體現(xiàn)，更對農藥利用率的提升起著關鍵作用。從全球范圍來看，目前我國農藥制劑行業(yè)相對比較落后，無論是在配方研發(fā)、加工設備、工藝水平還是最終產品上都與國外跨國公司有比較大的差距。我認為主要原因包括以下幾個方面，一是缺乏專業(yè)人才，研究隊伍嚴重不足，同時國家在農藥制劑領域的研究經(jīng)費投入也嚴重不足。目前每年畢業(yè)的農藥制劑類的博士生、碩士生不超過30人，嚴重的供給不足；另外，國家在農藥領域的重大項目中也很少有農藥制劑的項目，難以穩(wěn)定一支國家層面的研究隊伍。二是企業(yè)的研發(fā)投入不足，與跨國公司相比差距很大，企業(yè)缺乏必要的研究設備，研究人員數(shù)量少，難以做出創(chuàng)新性的產品。三是企業(yè)的研發(fā)理念陳舊，關注物理穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性較多，關注藥效較少，農藥制劑行業(yè)精細化程度不夠。事實上，農藥制劑是精細化學品，相比于國外，我國的農藥制劑精細化程度不夠，制作過程粗獷。大家可以想一下，現(xiàn)在很多農藥活性成分一畝地的用量通常在3克左右，而一畝地是667平方米，要將這么少農藥均勻噴灑在667平方米的作物葉面上，還要產生比較好的藥效，其難度不比在人們臉上用的化妝品小。因此，毫無疑問農藥制劑是精細化學品。這就需要我國農藥制劑行業(yè)不斷壯大研究隊伍，加大研發(fā)投入，提升精細化程度。如此這般，一定能夠提升農藥制劑的整體水平。

記者：您提到了農藥制劑的精細化，如何提升農藥制劑的精細化研發(fā)水平？

杜鳳沛：
我相信企業(yè)都是想提高農藥制劑的藥效的，目前企業(yè)研發(fā)的產品上市前一般都要經(jīng)過室內生測、田間藥效的試驗，效果好的才能進入市場。但是由于室內生測、田間藥效實驗時間長，受實驗條件影響較大，因此對于指導制劑配方的篩選有一定局限性�；�于此，我們課題組經(jīng)過10年的研究，建立了農藥制劑的物理化學性質與藥效之間的關系，提出了農藥制劑的功效性評價理論，即通過測定跟藥效緊密相關的重要物理化學指標、界面作用參數(shù)來判斷農藥制劑功效性的理論。一般可以通過測定藥液的表面張力（動態(tài)、靜態(tài)），藥液在靶標表面的接觸角（動態(tài)和靜態(tài)）、藥液的擴張模量、液滴擴展面積、粘附功、粘附力和沉積量等來評價農藥制劑的功效性。評價標準和最終藥效有較清晰的線性關系，可較準確反映制劑的藥效。該方法的優(yōu)點主要包括速度快、費用低、可重復性好、對制劑配方的篩選有重要參考價值。一般只需通過幾個小時的實驗就可以完成一個農藥制劑的功效性評價，這樣就能將實驗結果快速反饋給研發(fā)人員，有利于研發(fā)人員改進配方，實現(xiàn)農藥制劑的精細化研發(fā)。目前，國內已經(jīng)有幾十家企業(yè)在進行產品研發(fā)時采用了這項評價，證實了這項評價的實際應用性。我相信，隨著有更多企業(yè)采用這項技術，必將極大的促進我國農藥制劑研發(fā)的精細化水平。
記者：您提到了農藥助劑，這是您研究的領域，您認為，農藥助劑在農藥零增長中發(fā)揮著什么作用？

杜鳳沛：
農藥助劑包括配方助劑和桶混助劑，配方助劑的主要作用是幫助固體或液體原藥快速、均勻且穩(wěn)定地分散在載體中；桶混助劑是在農藥使用時與農藥產品一起添加在農藥藥液中，是現(xiàn)混現(xiàn)用的一種助劑產品，通過改善藥液在靶標上的附著、展布或滲透而達到提高藥效的目的。噴霧助劑表現(xiàn)出來的增加潤濕、展著、滲透力，增加農藥沉積量，增效，降低抗藥性，改善噴霧質量，提高藥劑的環(huán)境適應性，減少漂移污染等特性，將成為實現(xiàn)農藥零增長和農藥減量使用的重要抓手。特別是我國幅員遼闊，氣候差異大，不同地域的同種作物其葉面性質差異很大，同一種作物在不同生長期其葉面性質差異也很大，在目前很多企業(yè)一個配方面對全國的情況下，桶混助劑的使用就尤為必要。因此，我認為農藥助劑尤其是噴霧助劑將在農藥零增長中起著越來越重要的作用。

記者：您認為未來幾年農藥助劑的發(fā)展方向如何？

杜鳳沛：
目前農藥劑型向著水基化、環(huán)保化、高功效方向發(fā)展，助劑的發(fā)展趨向于功能化、安全性高、毒性低、易于生物降解等，而農藥使用技術則向著精準化、機械化、省力化發(fā)展。隨著精準施藥技術的發(fā)展，以及無人機等飛防省力化技術的發(fā)展，能夠減少霧滴漂移、減少霧滴揮發(fā)、增加霧滴在植物葉面附著的助劑會迎來大的發(fā)展機會。而水基化制劑由于界面性質較差，很多水基化制劑的藥效相對較差，因此水基化農藥制劑的增效助劑也是未來發(fā)展的一個重點。另外，我國農藥制劑企業(yè)針對不同生長時期、不同地域、不同生長環(huán)境進行配方改進的很少，使得一個配方針對全國，造成效果差異。因此，這就需要針對性的添加桶混助劑以改善藥液的物理化學性質，提高藥液在植物葉面的潤濕附著能力，提高藥效，因此桶混助劑也是未來的一個發(fā)展方向。

記者：您認為農藥減量使用比較有效的方法是什么？

杜鳳沛：
農藥減量的方法有很多，第一，農藥管理部門需要加強對農藥品種的管理，限制并及時淘汰高毒、高殘留、不安全農藥品種的使用；第二，添加桶混助劑實現(xiàn)農藥藥液在靶標表面的高附著沉積，這是農藥減量的核心手段；第三，下大力量抓好新型植保機械的研發(fā)與推廣，對于一些老的施藥器械也可以通過更換噴片等實現(xiàn)減量；第四，實現(xiàn)農藥制劑的精細化研發(fā)，研發(fā)高功效的農藥制劑，增加藥液在植物葉面的沉積量；第五，了解靶標的界面特性，做到有的放矢；第六，改善農民的用藥習慣，加強對農民的安全用藥培訓與施藥技術指導，這些方法都可以實現(xiàn)農藥的減量使用。

記者：您認為，未來噴霧方式會朝著哪些方面轉變？

杜鳳沛：
過去我國是洗澡式打藥，在未來我國的打藥方式一定是高濃度、低噴霧量。從低濃度大噴霧量向高濃度低噴霧量的轉變，是植保方式變革的重大措施。為了響應國家關于農藥化肥零增長的雙減方針，中國農業(yè)大學理學院和桂林集琦生化有限公司、諾農（北京）國際生物技術有限公司在多年合作的基礎上，共同研發(fā)了“一噴三省”的增產、精準減量化施藥技術，并逐步開展了針對不同作物病蟲草害的農藥減量化防治技術規(guī)程研究，目前已經(jīng)與全國多個省份的植保部門進行了“一噴三省”技術的合作，2015年該項目實現(xiàn)了1500萬畝的推廣面積。我相信隨著“一噴三省”這樣的一些輕簡化技術的大力推廣，一定能夠提高農藥利用率，實現(xiàn)農藥減量化，最終實現(xiàn)農藥零增長。