提高农药利用率是农药减量的核心技术

杜凤沛，中国农业大学理学院副院长、教授、农药学博士生导师、北京市教学名师。目前杜教授的研究领域主要包括两方面：一是农药学及农药减量化使用技术中的界面化学问题研究，二是新型农药助剂和水基化农药制剂加工、增效及其稳定性机制研究。目前主持国家公益性行业项目、国家自然科学基金项目等多项科研项目，已发表教学科研论文60余篇，其中SCI论文30余篇，获省部级及以上教学、科研成果奖6项。

从2016年第一期杂志开始，本刊就对农药零增长进行了重点关注，并将其作为一个持续跟踪呈现的内容板块。2月24日，本刊记者专程奔赴北京，与中国农业大学的几位专家教授针对农药、化肥零增长做了面对面的交流探讨。在这里，将以对话的形式为大家呈现农药领域的专家——中国农业大学理学院副院长杜凤沛教授，在如何实现农药零增长方面的一些见解。

记者：农药零增长的提出，反映出了农药利用率偏低的现象。您认为，我国农药利用率偏低的主要原因是什么？

杜凤沛：
2015年12月，农业部首次公布化肥、农药利用率数据，当年我国水稻、玉米、小麦三大粮食作物农药利用率为36.6%，而欧美发达国家小麦、玉米等粮食作物的农药利用率在50-60%，比我国高15~25个百分点，说明我国与发达国家相比还有较大差距。农药利用率的影响因素有很多，涉及植保机械、施药技术、农药制剂、农药助剂、药液的物理化学性质、植物叶面靶标界面结构特性以及药液与靶标叶面的界面相互作用等。所以，农药利用率的提升也是一个综合性的问题，需要药械、施药技术、制剂、助剂与靶标叶面性质的有机结合，才能大幅度提高农药利用率。具体到我国农药利用率低的主要原因，我认为主要包括以下五个方面。一是我国施药器械落后，雾滴雾化状态不好，跑冒滴漏严重；二是农民长期养成的低浓度大喷雾量的施药习惯；三是农药制剂没有做到精细化研发，界面性质不好，在靶标植物叶面附着沉积差；四是对靶标植物叶面界面特性研究不足，认识不清，不能做到有的放矢，从而使雾滴与植物叶面界面相互作用差，造成了雾滴的弹跳与药液的流失；五是不能科学合理使用农药喷雾助剂。以上五个因素综合起来看，农药利用率低的核心科学问题只有一个，就是药液不能在靶标植物叶面有效润湿、沉积、附着。

记者：您如何看待我国农药制剂的现状？

杜凤沛：
农药制剂是农药工业的重要组成部分，也是农药行业发展水平的体现，更对农药利用率的提升起着关键作用。从全球范围来看，目前我国农药制剂行业相对比较落后，无论是在配方研发、加工设备、工艺水平还是最终产品上都与国外跨国公司有比较大的差距。我认为主要原因包括以下几个方面，一是缺乏专业人才，研究队伍严重不足，同时国家在农药制剂领域的研究经费投入也严重不足。目前每年毕业的农药制剂类的博士生、硕士生不超过30人，严重的供给不足；另外，国家在农药领域的重大项目中也很少有农药制剂的项目，难以稳定一支国家层面的研究队伍。二是企业的研发投入不足，与跨国公司相比差距很大，企业缺乏必要的研究设备，研究人员数量少，难以做出创新性的产品。三是企业的研发理念陈旧，关注物理稳定性、化学稳定性较多，关注药效较少，农药制剂行业精细化程度不够。事实上，农药制剂是精细化学品，相比于国外，我国的农药制剂精细化程度不够，制作过程粗犷。大家可以想一下，现在很多农药活性成分一亩地的用量通常在3克左右，而一亩地是667平方米，要将这么少农药均匀喷洒在667平方米的作物叶面上，还要产生比较好的药效，其难度不比在人们脸上用的化妆品小。因此，毫无疑问农药制剂是精细化学品。这就需要我国农药制剂行业不断壮大研究队伍，加大研发投入，提升精细化程度。如此这般，一定能够提升农药制剂的整体水平。

记者：您提到了农药制剂的精细化，如何提升农药制剂的精细化研发水平？

杜凤沛：
我相信企业都是想提高农药制剂的药效的，目前企业研发的产品上市前一般都要经过室内生测、田间药效的试验，效果好的才能进入市场。但是由于室内生测、田间药效实验时间长，受实验条件影响较大，因此对于指导制剂配方的筛选有一定局限性。基于此，我们课题组经过10年的研究，建立了农药制剂的物理化学性质与药效之间的关系，提出了农药制剂的功效性评价理论，即通过测定跟药效紧密相关的重要物理化学指标、界面作用参数来判断农药制剂功效性的理论。一般可以通过测定药液的表面张力（动态、静态），药液在靶标表面的接触角（动态和静态）、药液的扩张模量、液滴扩展面积、粘附功、粘附力和沉积量等来评价农药制剂的功效性。评价标准和最终药效有较清晰的线性关系，可较准确反映制剂的药效。该方法的优点主要包括速度快、费用低、可重复性好、对制剂配方的筛选有重要参考价值。一般只需通过几个小时的实验就可以完成一个农药制剂的功效性评价，这样就能将实验结果快速反馈给研发人员，有利于研发人员改进配方，实现农药制剂的精细化研发。目前，国内已经有几十家企业在进行产品研发时采用了这项评价，证实了这项评价的实际应用性。我相信，随着有更多企业采用这项技术，必将极大的促进我国农药制剂研发的精细化水平。
记者：您提到了农药助剂，这是您研究的领域，您认为，农药助剂在农药零增长中发挥着什么作用？

杜凤沛：
农药助剂包括配方助剂和桶混助剂，配方助剂的主要作用是帮助固体或液体原药快速、均匀且稳定地分散在载体中；桶混助剂是在农药使用时与农药产品一起添加在农药药液中，是现混现用的一种助剂产品，通过改善药液在靶标上的附着、展布或渗透而达到提高药效的目的。喷雾助剂表现出来的增加润湿、展着、渗透力，增加农药沉积量，增效，降低抗药性，改善喷雾质量，提高药剂的环境适应性，减少漂移污染等特性，将成为实现农药零增长和农药减量使用的重要抓手。特别是我国幅员辽阔，气候差异大，不同地域的同种作物其叶面性质差异很大，同一种作物在不同生长期其叶面性质差异也很大，在目前很多企业一个配方面对全国的情况下，桶混助剂的使用就尤为必要。因此，我认为农药助剂尤其是喷雾助剂将在农药零增长中起着越来越重要的作用。

记者：您认为未来几年农药助剂的发展方向如何？

杜凤沛：
目前农药剂型向着水基化、环保化、高功效方向发展，助剂的发展趋向于功能化、安全性高、毒性低、易于生物降解等，而农药使用技术则向着精准化、机械化、省力化发展。随着精准施药技术的发展，以及无人机等飞防省力化技术的发展，能够减少雾滴漂移、减少雾滴挥发、增加雾滴在植物叶面附着的助剂会迎来大的发展机会。而水基化制剂由于界面性质较差，很多水基化制剂的药效相对较差，因此水基化农药制剂的增效助剂也是未来发展的一个重点。另外，我国农药制剂企业针对不同生长时期、不同地域、不同生长环境进行配方改进的很少，使得一个配方针对全国，造成效果差异。因此，这就需要针对性的添加桶混助剂以改善药液的物理化学性质，提高药液在植物叶面的润湿附着能力，提高药效，因此桶混助剂也是未来的一个发展方向。

记者：您认为农药减量使用比较有效的方法是什么？

杜凤沛：
农药减量的方法有很多，第一，农药管理部门需要加强对农药品种的管理，限制并及时淘汰高毒、高残留、不安全农药品种的使用；第二，添加桶混助剂实现农药药液在靶标表面的高附着沉积，这是农药减量的核心手段；第三，下大力量抓好新型植保机械的研发与推广，对于一些老的施药器械也可以通过更换喷片等实现减量；第四，实现农药制剂的精细化研发，研发高功效的农药制剂，增加药液在植物叶面的沉积量；第五，了解靶标的界面特性，做到有的放矢；第六，改善农民的用药习惯，加强对农民的安全用药培训与施药技术指导，这些方法都可以实现农药的减量使用。

记者：您认为，未来喷雾方式会朝着哪些方面转变？

杜凤沛：
过去我国是洗澡式打药，在未来我国的打药方式一定是高浓度、低喷雾量。从低浓度大喷雾量向高浓度低喷雾量的转变，是植保方式变革的重大措施。为了响应国家关于农药化肥零增长的双减方针，中国农业大学理学院和桂林集琦生化有限公司、诺农（北京）国际生物技术有限公司在多年合作的基础上，共同研发了“一喷三省”的增产、精准减量化施药技术，并逐步开展了针对不同作物病虫草害的农药减量化防治技术规程研究，目前已经与全国多个省份的植保部门进行了“一喷三省”技术的合作，2015年该项目实现了1500万亩的推广面积。我相信随着“一喷三省”这样的一些轻简化技术的大力推广，一定能够提高农药利用率，实现农药减量化，最终实现农药零增长。