有機生物農藥發展分析

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1引言

近年來，由于化學農藥固有的持久性、生物富集性、高毒性和環境遷移性，使其通過各種途徑進入土壤、水體和大氣，造成人類生存環境的污染以及嚴重危害人類的健康。因此，為有效保持農田生態平衡，保護生態環境，確保食品安全，有機農業作為實施可持續農業發展的實踐模式，其生產規模得到大幅增加，到2003年全球有機農場數近10萬家。至2008年末，我國有機產品認證企業已達2800多家，有機食品市場規模已達81億元。有機食品對農藥要求嚴格，只有通過有機產品認證的生物農藥才能用于有機農業的生產。有機農業生產是建立在生態平衡和生態預防基礎上的可持續生產系統，其核心是建立和恢復農業生態系統生物多樣性和良性循環。近年來，生物農藥的資源篩選評價、新產品開發、生產工藝、產品質量檢測和新技術示范推廣都有了快速發展。

2生物農藥的發展現狀

生物農藥是指用來防治農業病、蟲、草等有害生物的生物活體及其代謝產物，制成的生物源制劑包括細菌、病毒、真菌、線蟲、植物、昆蟲天敵、農用抗生素、植物生長調節劑等。生物農藥具有高效、無殘留、無抗藥性等優點，在有機農業病蟲害防治領域得到廣泛的應用。2008年，我國農業病蟲害防治市場對生物農藥的需求規模約36億元，遠遠低于國際20％的水平，預計未來5年保持約20％的增長速度。生物農藥在抗性管理、使用間隔期和殘留方面具有優勢；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。生物農藥對人畜毒性小，環境兼容性好，有害生物不易產生抗性。至2000年，我國已注冊登記生物農藥有效成分品種77個，占農藥有效品種的13．4％，產品691個，占注冊登記農藥產品7．1％，產量接近10萬t制劑，使用面積0．27億hm2次。在國外有機農業生產中，普遍認可使用來自植物和微生物且具有殺蟲治病活性成分的生物農藥類防治農作物病蟲害。在溫室有機農業產品生產中，由于溫室的特殊環境條件和以病害和小型害蟲發生為主，適合使用微生物制劑。通常防治蚜蟲、粉虱等害蟲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、魚藤酮或除蟲菊，對馬鈴薯甲蟲防治以Bt制劑使用廣泛，同時真菌制劑和昆蟲病原線蟲和蟲生線蟲等寄生蟲線蟲制劑也可以有效控制病害。

3生物農藥的種類

有機農業生產中應用的生物農藥，按其來源分類，微生物農藥按微生物（病毒、線蟲和細菌）分類、來源于昆蟲的信息素農藥（性信息素和激素）和天然植物提取物（除蟲菊素和從被囊動物提取的殺蟲化合物）。

3．1微生物源生物農藥

微生物源農藥占整個生物農藥95％，微生物源農藥的主體為真菌、細菌、放線菌、酵母菌和病毒等。

3．1．1微生物源殺蟲劑

微生物源殺蟲劑占整個生物防治劑90％以上，應用最廣的是蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑（Bt），我國年產量達3萬t，第2代細胞工程和第3代基因工程殺蟲劑可以克服殺蟲譜窄、持效期短、藥效慢等弊端。國際上開發Bt資源主要研制廣譜高效制劑和應用現代生物技術手段如質粒消除、原生質體融合、結合轉移、基因重組來提高殺蟲晶體的產量、擴大殺蟲電譜和延長有效期［1］。據報道，制備生產的蘇云金芽孢桿菌產品達100多種，廣泛用于防治稻苞蟲、稻卷葉螟和粘蟲、松毛蟲、茶毛蟲和玉米螟等多種害蟲。

3．1．2微生物源除草劑

從微生物中發現許多除草活性的物質，主要有雜草菌素（用于防除水田稗草等禾本科雜草）、細交鏈孢霉素、茴香霉素。近年來，從微生物代謝產物開發新型除草劑最成功的有雙丙氨酰磷和草胺磷，雙丙氨酰磷是從發酵液中分離的一種有機磷雙肽化合物，德國赫司物公司又以雙丙氨酰磷為模板，人工合成開發出草胺磷，雙丙氨酰磷和草胺磷都為非選擇性內吸輸導型高效除草劑，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植物源生物農藥

3．2．1植物源殺蟲劑

從植物體中提取的具有抗菌抗病毒或殺蟲效果的成分，或是從植物體中分離純化有農藥活性的新物質作為結構模板，進行結構的多級優化，從而制造低毒高效的新農藥。其中2個主要產品是從菊屬植物花中提取的除蟲菊素［2］和從印楝樹種子提取的印楝素和Queium（AgraQuestwebsite）。目前，國內植物源農藥的產量規模和應用范圍與微生物農藥比較還相對較小，有待于進一步的開發利用［3］。菊科植物的除蟲菊，對菜青蟲、蚜蟲、蚊蠅等多種昆蟲有毒殺作用；萬壽菊提取物對豆蚜蟲、菜青蟲等具有毒殺或驅避作用；楝科中有印楝、苦楝、和川楝，印楝素為提取物，對果樹害蟲和蔬菜害蟲有拒食作用；衛毛科中的苦皮藤的提取物對水稻、玉米和蔬菜害蟲有防治作用。

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有商業化的合成除草劑的活性高，因此，市場有限。

3．3動物源生物農藥

從動物體內分離的激素、信息素、毒素等動物源生物農藥，常用于生產的是昆蟲信息素，全球已合成昆蟲性信息素類1000多種，成為有機農業害蟲治理的主要手段。對各種蜘蛛和黃蜂等動物毒素研究發現，這類毒素結構相似，主要作用于昆蟲神經－肌肉接點，阻斷以谷氨酸為介質的神經興奮的傳導，這是一新的作用靶標，必然作為開發新型殺蟲劑。據報道來源于甲殼動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］，由動物產生的毒素或激素如腦激素和性信息素等，可以抑制昆蟲的生長發育和干擾害蟲的新陳代謝，控制農作物的病蟲害。Jones等［5］在美國西部的果樹農場的綜合管理中利用補食性昆蟲和蜘蛛降低了作物的被害程度和減少化學合成農藥的使用，增加產出［6］。

4生物農藥在有機農業生產中的應用

4．1生物特效農藥

以菌治蟲是20世紀80年代新興的生物防治技術，它利用昆蟲的病原微生物殺死害蟲，對人畜均無影響，無殘留毒性，害蟲對細菌不產生抗藥性。性誘殺蟲劑是利用化學不育劑使害蟲失去繁殖力，造成絕育而達到殺蟲的目的，美國科學家利用此項技術成功防治危害牲畜的螺旋錘幼蟲。

4．2動物飼料添加劑和藥品替代產品

以消費者為主導的市場下，天然飼料科技得到有機農業從業者的接受和支持，經過研究的新飼養方法與常規抗生素飼養法不同，它利用含有的益生菌、有機酸、脂肪酸、酵素、有機礦物質、天然霉菌毒素吸附劑，取代含動物性成分的同類產品以及許多其它相關產品。

4．3天然植物源飼料添加劑

飼料添加劑在未來10～20年內將取得突破性進展，總趨勢是向高產量、低成本、高效率、低污染、無殘留方向發展。新型添加劑如金屬螯合物、小肽、酶制劑、飼用微生態制劑、中草藥添加劑、寡聚糖、卵黃抗體等將廣泛應用，常見的植物性飼料添加劑為松針葉、刺五加、胡枝子、楊樹皮等。

4．4中草藥類獸藥產品

畜牧產品的安全問題如藥物殘留、病菌耐性日益受到關注，開發中草藥類獸藥產品是生產有機畜產品的需求。其主要來源于被稱為具有抗壓力、適應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合成類藥物在動物性食品中的藥物殘留問題，減少和避免耐藥菌的產生和蔓延，提高動物機體的免疫能力。中草藥成分復雜，使用后能顯著增強動物體質，減少用藥，降低動物性產品的生產成本。

4．5非化學替代抗生素類產品

從酒精酵母細胞壁提取的甘露寡糖等寡糖類飼料產品，經過精密分析研究證實能起到和抗生素類飼料相同的性能，產品成分穩定，安全無害，有利于畜牧腸道健康和免疫系統調節。

5結語

有機農業倡導生物農藥的使用，所以有機農業也是發揮生物農藥作用的廣闊領域。雖然生物農藥的生產成本高于化學農藥，但其帶來的經濟效益卻不可估量，可以提高農作物的品質。我們應該充分認識到生物農藥屬高難技術領域，其研發和生產都需要高投入，進行作用機理、毒理學和環境行為學試驗。與傳統的化學農藥相比，生物農藥具有優勢，但多數天然產物化合物結構復雜，不易合成及合成成本太高，受植物的采集季節性且分布的地域性，生物農藥受環境因素影響較大，有些生物農藥的毒性也較高且活性成分穩定性差，易分解，這些問題有待于在有機農業生產中進一步研究。