提高農(nóng)藥利用率是農(nóng)藥減量的核心技術(shù)

杜鳳沛，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院副院長、教授、農(nóng)藥學(xué)博士生導(dǎo)師、北京市教學(xué)名師。目前杜教授的研究領(lǐng)域主要包括兩方面：一是農(nóng)藥學(xué)及農(nóng)藥減量化使用技術(shù)中的界面化學(xué)問題研究，二是新型農(nóng)藥助劑和水基化農(nóng)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(xué)基金項目等多項科研項目，已發(fā)表教學(xué)科研論文60余篇，其中SCI論文30余篇，獲省部級及以上教學(xué)、科研成果獎6項。

從2016年第一期雜志開始，本刊就對農(nóng)藥零增長進行了重點關(guān)注，并將其作為一個持續(xù)跟蹤呈現(xiàn)的內(nèi)容板塊。2月24日，本刊記者專程奔赴北京，與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的幾位專家教授針對農(nóng)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(nóng)藥領(lǐng)域的專家——中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院副院長杜鳳沛教授，在如何實現(xiàn)農(nóng)藥零增長方面的一些見解。

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

杜鳳沛：
2015年12月，農(nóng)業(yè)部首次公布化肥、農(nóng)藥利用率數(shù)據(jù)，當(dāng)年我國水稻、玉米、小麥三大糧食作物農(nóng)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(nóng)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(nóng)藥利用率的影響因素有很多，涉及植保機械、施藥技術(shù)、農(nóng)藥制劑、農(nóng)藥助劑、藥液的物理化學(xué)性質(zhì)、植物葉面靶標(biāo)界面結(jié)構(gòu)特性以及藥液與靶標(biāo)葉面的界面相互作用等。所以，農(nóng)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(shù)、制劑、助劑與靶標(biāo)葉面性質(zhì)的有機結(jié)合，才能大幅度提高農(nóng)藥利用率。具體到我國農(nóng)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(nóng)民長期養(yǎng)成的低濃度大噴霧量的施藥習(xí)慣；三是農(nóng)藥制劑沒有做到精細化研發(fā)，界面性質(zhì)不好，在靶標(biāo)植物葉面附著沉積差；四是對靶標(biāo)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(xué)合理使用農(nóng)藥噴霧助劑。以上五個因素綜合起來看，農(nóng)藥利用率低的核心科學(xué)問題只有一個，就是藥液不能在靶標(biāo)植物葉面有效潤濕、沉積、附著。

記者：您如何看待我國農(nóng)藥制劑的現(xiàn)狀？

杜鳳沛：
農(nóng)藥制劑是農(nóng)藥工業(yè)的重要組成部分，也是農(nóng)藥行業(yè)發(fā)展水平的體現(xiàn)，更對農(nóng)藥利用率的提升起著關(guān)鍵作用。從全球范圍來看，目前我國農(nóng)藥制劑行業(yè)相對比較落后，無論是在配方研發(fā)、加工設(shè)備、工藝水平還是最終產(chǎn)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(nóng)藥制劑領(lǐng)域的研究經(jīng)費投入也嚴重不足。目前每年畢業(yè)的農(nóng)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(nóng)藥領(lǐng)域的重大項目中也很少有農(nóng)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(shè)備，研究人員數(shù)量少，難以做出創(chuàng)新性的產(chǎn)品。三是企業(yè)的研發(fā)理念陳舊，關(guān)注物理穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性較多，關(guān)注藥效較少，農(nóng)藥制劑行業(yè)精細化程度不夠。事實上，農(nóng)藥制劑是精細化學(xué)品，相比于國外，我國的農(nóng)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(nóng)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(nóng)藥均勻噴灑在667平方米的作物葉面上，還要產(chǎn)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(nóng)藥制劑是精細化學(xué)品。這就需要我國農(nóng)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(nóng)藥制劑的整體水平。

記者：您提到了農(nóng)藥制劑的精細化，如何提升農(nóng)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(nóng)藥制劑的藥效的，目前企業(yè)研發(fā)的產(chǎn)品上市前一般都要經(jīng)過室內(nèi)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(nèi)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(dǎo)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(nóng)藥制劑的物理化學(xué)性質(zhì)與藥效之間的關(guān)系，提出了農(nóng)藥制劑的功效性評價理論，即通過測定跟藥效緊密相關(guān)的重要物理化學(xué)指標(biāo)、界面作用參數(shù)來判斷農(nóng)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(biāo)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(nóng)藥制劑的功效性。評價標(biāo)準(zhǔn)和最終藥效有較清晰的線性關(guān)系，可較準(zhǔn)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(fù)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(nóng)藥制劑的功效性評價，這樣就能將實驗結(jié)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(nóng)藥制劑的精細化研發(fā)。目前，國內(nèi)已經(jīng)有幾十家企業(yè)在進行產(chǎn)品研發(fā)時采用了這項評價，證實了這項評價的實際應(yīng)用性。我相信，隨著有更多企業(yè)采用這項技術(shù)，必將極大的促進我國農(nóng)藥制劑研發(fā)的精細化水平。
記者：您提到了農(nóng)藥助劑，這是您研究的領(lǐng)域，您認為，農(nóng)藥助劑在農(nóng)藥零增長中發(fā)揮著什么作用？

杜鳳沛：
農(nóng)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(nóng)藥使用時與農(nóng)藥產(chǎn)品一起添加在農(nóng)藥藥液中，是現(xiàn)混現(xiàn)用的一種助劑產(chǎn)品，通過改善藥液在靶標(biāo)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(nóng)藥沉積量，增效，降低抗藥性，改善噴霧質(zhì)量，提高藥劑的環(huán)境適應(yīng)性，減少漂移污染等特性，將成為實現(xiàn)農(nóng)藥零增長和農(nóng)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(zhì)差異很大，同一種作物在不同生長期其葉面性質(zhì)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(nóng)藥助劑尤其是噴霧助劑將在農(nóng)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(nóng)藥助劑的發(fā)展方向如何？

杜鳳沛：
目前農(nóng)藥劑型向著水基化、環(huán)�；�、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(nóng)藥使用技術(shù)則向著精準(zhǔn)化、機械化、省力化發(fā)展。隨著精準(zhǔn)施藥技術(shù)的發(fā)展，以及無人機等飛防省力化技術(shù)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(zhì)較差，很多水基化制劑的藥效相對較差，因此水基化農(nóng)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(nóng)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(xué)性質(zhì)，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(nóng)藥減量使用比較有效的方法是什么？

杜鳳沛：
農(nóng)藥減量的方法有很多，第一，農(nóng)藥管理部門需要加強對農(nóng)藥品種的管理，限制并及時淘汰高毒、高殘留、不安全農(nóng)藥品種的使用；第二，添加桶混助劑實現(xiàn)農(nóng)藥藥液在靶標(biāo)表面的高附著沉積，這是農(nóng)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(nóng)藥制劑的精細化研發(fā)，研發(fā)高功效的農(nóng)藥制劑，增加藥液在植物葉面的沉積量；第五，了解靶標(biāo)的界面特性，做到有的放矢；第六，改善農(nóng)民的用藥習(xí)慣，加強對農(nóng)民的安全用藥培訓(xùn)與施藥技術(shù)指導(dǎo)，這些方法都可以實現(xiàn)農(nóng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變，是植保方式變革的重大措施。為了響應(yīng)國家關(guān)于農(nóng)藥化肥零增長的雙減方針，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院和桂林集琦生化有限公司、諾農(nóng)（北京）國際生物技術(shù)有限公司在多年合作的基礎(chǔ)上，共同研發(fā)了“一噴三省”的增產(chǎn)、精準(zhǔn)減量化施藥技術(shù)，并逐步開展了針對不同作物病蟲草害的農(nóng)藥減量化防治技術(shù)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(shù)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(shù)的大力推廣，一定能夠提高農(nóng)藥利用率，實現(xiàn)農(nóng)藥減量化，最終實現(xiàn)農(nóng)藥零增長。