現(xiàn)代農(nóng)藥主要由化學農(nóng)藥、生物源農(nóng)藥和生物技術(shù)農(nóng)藥三部分組成。
化學農(nóng)藥
包括無機農(nóng)藥和有機合成農(nóng)藥。無機農(nóng)藥即礦物質(zhì)農(nóng)藥,如石灰、硫黃、硫酸銅等。古人主要用這類物質(zhì)來防治病蟲害,且我們至今仍在使用,其中最具代表性的是波爾多液。
7世紀的歐州盛產(chǎn)葡萄,但葡萄在生長過程中會受到多種病害的侵害,嚴重影響葡萄產(chǎn)量。1878年,一種名為“霉葉病(葡萄霜霉?。钡牟『M掃法國波爾多城,許多葡萄園的葡萄樹枝葉凋零。植物學教授米拉德卻意外發(fā)現(xiàn)某葡萄園里呈現(xiàn)一片郁郁蔥蔥、生機盎然的景象,似乎絲毫未受到“霉葉病”的影響。原來,園主為防饞嘴的過路人偷吃葡萄,將自配的熟石灰與硫酸銅的混合溶液灑在了葡萄樹上,沒想到意外防治了“霉葉病”的侵害。
后來米拉德進行了多次實驗,證實這種混合溶液確實能有效對抗“霉葉病”,并將其命名為波爾多液。波爾多液除了能防治葡萄樹病害,還可防治很多果樹和農(nóng)作物病害。歷經(jīng)百年,仍經(jīng)久不衰。
有機合成農(nóng)藥主要指人工化學合成的農(nóng)藥。20世紀40年代以來,化學家合成了多種具有殺蟲、殺菌和除草作用的化合物,其中DDT殺蟲劑的誕生具有里程碑意義,標志化學防治進入新時代,瑞士化學家保羅·穆勒因此獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。有機合成農(nóng)藥主要包括有機氯類、有機磷類,仿生合成的氨基甲酸酯類,擬除蟲菊酯類,新煙堿類等。這些化學農(nóng)藥在防治病蟲草害、保障農(nóng)業(yè)豐收方面發(fā)揮了極其重要的作用。不過在使用的過程中,它們也暴露出諸多問題,尤其是對人、畜的毒性和對環(huán)境的污染等。1962年,美國生物學家蕾切爾·卡森出版了她的代表性著作《寂靜的春天》,揭露DDT等殺蟲劑對野生動物,特別是鳥類的危害,喚起了人們對化學農(nóng)藥所帶來的災難的關注。后來,各國相繼立法停止使用高毒、高殘留的有機氯、有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥。我國早在20世紀七八十年代就停止使用DDT、六六六等有機氯殺蟲劑。近20年來,一批劇毒或高毒、高殘留農(nóng)藥品種也相繼被禁止使用,以保證人、畜和環(huán)境安全。
生物源農(nóng)藥
目前廣泛使用的微生物農(nóng)藥有:蘇云金芽孢桿菌(Bt)殺蟲劑;真菌中的白僵菌和綠僵菌;防治真菌病害的春雷霉素、多抗霉素、多氧霉素、農(nóng)抗120、井岡霉素等;防治細菌病害的農(nóng)用鏈霉素、土霉素;防治蟲螨類的瀏陽霉素、華光霉素、阿維菌素等;防治農(nóng)田雜草的雙丙氨膦等。
常用的植物源農(nóng)藥有除蟲菊素、煙堿、魚藤酮、α-三連噻吩、印楝素等。植物源農(nóng)藥是將植物所含的有效成分加工成農(nóng)藥制劑,以達到防治病蟲草害的目的。我國具有豐富的植物資源,這些資源既是新型農(nóng)藥的寶藏,也是創(chuàng)新農(nóng)藥的源泉。
動物源農(nóng)藥包括昆蟲天敵、昆蟲信息素和激素以及動物毒素等。目前利用昆蟲天敵防治害蟲的代表種為赤眼蜂,可人工培養(yǎng)和規(guī)模生產(chǎn)。利用昆蟲信息素,特別是性信息素,可干擾害蟲正常的交配、產(chǎn)卵、取食、聚集等行為,最終達到使作物免遭害蟲侵害的目的。利用昆蟲激素,如蛻皮激素和保幼激素及其他仿生合成的類似物,可調(diào)節(jié)、干擾昆蟲的生長發(fā)育,達到控制害蟲種群的目的。利用動物毒素,如沙蠶毒素(從沙蠶中分離出的具有殺蟲作用的化學成分),可在經(jīng)結(jié)構(gòu)修飾改造后,仿生合成一系列農(nóng)用殺蟲劑。
生物技術(shù)農(nóng)藥
利用現(xiàn)代生物學前沿科技成果開發(fā)新型農(nóng)藥,是農(nóng)藥發(fā)展的必然方向。比如通過基因工程技術(shù),可以將抗蟲、抗病的基因轉(zhuǎn)移到作物,賦予作物抗蟲或抗病特性。如將蘇云金芽孢桿菌毒素蛋白基因轉(zhuǎn)移到棉花作物的基因組中,可以使棉花獲得抗蟲性,能有效控制棉鈴蟲的爆發(fā)和其他鱗翅目害蟲的危害,節(jié)省大量農(nóng)藥,減小農(nóng)藥對環(huán)境的負面影響。
RNAi技術(shù)作為研究基因運行的一種方法已被廣泛應用于基礎科學,為消除有害基因提供助力,為艾滋病、癌癥以及其他一些病癥的治療開辟了新途徑。而且,RNAi技術(shù)在農(nóng)業(yè)上也大有可為。
RNAi農(nóng)藥是指在體外制備能夠誘發(fā)病原菌和昆蟲某基因沉默的雙鏈RNA或者小干擾RNA產(chǎn)品。在病蟲害防治方面,RNAi農(nóng)藥通過干擾與害蟲生長發(fā)育相關的基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程,阻止蛋白質(zhì)合成,讓害蟲的環(huán)境適應能力降低或消失。目前的研究顯示,通過葉面噴施、樹干注藥和灌溉方式施用RNAi農(nóng)藥是可行的。而且由于RNAi農(nóng)藥是干擾有害生物的特定基因表達,所以對人、畜和有益生物是安全的。未來RNAi農(nóng)藥或與化學農(nóng)藥聯(lián)合使用,或可替代化學農(nóng)藥,以減少農(nóng)業(yè)對有害合成農(nóng)藥的依賴。
現(xiàn)代病蟲害防治的方針是“預防為主,綜合防治”,即采用多種防治手段控制病蟲害。除了化學防治外,還有生物防治、物理防治、生態(tài)調(diào)控相結(jié)合的防控體系??萍嫉倪M步讓農(nóng)藥創(chuàng)新研制有了長足的發(fā)展,只要我們做到科學用藥、精準施藥,同時加大監(jiān)管力度,嚴格執(zhí)行相關法律法規(guī),相信現(xiàn)代農(nóng)藥是安全的,我們的食品是安全的,我們的環(huán)境也是安全的。
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