徐志英, 徐順飛, 陳小軍

(1.揚州職業(yè)大學, 江蘇 揚州 225009; 2.揚州大學, 江蘇 揚州 225002)

中國是農(nóng)業(yè)大國,水稻是中國的重要糧食作物,近年來蟲害發(fā)生仍然嚴重。生物災害是影響中國水稻穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的重要因素之一,在采取了防治措施的前提下,全國每年因水稻病蟲害造成經(jīng)濟損失400～500萬噸[1]。控制稻飛虱等主要害蟲的途徑仍然是化學防治,農(nóng)藥成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開的生產(chǎn)資料。目前吡蚜酮、吡蟲啉等是防治稻飛虱的主要殺蟲劑,但部分地區(qū)的稻飛虱種群的抗藥性還在不斷增強[2,3],篩選稻飛虱敏感性較強的綠色環(huán)保新型藥劑勢在必行。美國杜邦公司的在我國獲得首登的三氟苯嘧啶(triflumezopyrim),具有高效、持效、用量低和環(huán)境友好的特點,是防治稻飛虱的新型介離子類殺蟲劑[4]。對三氟苯嘧啶的制劑等進行研究有利于貫徹落實“公共植保、綠色植?！崩砟?有利于提高農(nóng)藥的有效利用率,實現(xiàn)農(nóng)藥減量控害,可為稻飛虱等害蟲綠色防控提供參考支持。

1 三氟苯嘧啶研究概況

1.1 三氟苯嘧啶的研發(fā)現(xiàn)狀

三氟苯嘧啶是美國杜邦公司于2011年12月22日提出PCT申請,在中國、歐洲和美國等國家和地區(qū)獲得專利授權(quán),為2013年公開的介離子類殺蟲劑[5]。2016年7月29日,美國杜邦公司的三氟苯嘧啶將在我國獲得首登,包括杜邦開發(fā)的94%三氟苯嘧啶原藥和10%三氟苯嘧啶懸浮劑,這2種產(chǎn)品毒性很低,都是微毒[6]。2017年8月21日,陜西標正作物科學有限公司的23%溴?！と綉腋?、東莞市瑞德豐生物科技有限公司的11%阿維·三氟苯懸浮劑和深圳諾普信農(nóng)化股份有限公司的19%氯蟲·三氟苯懸浮劑,是國內(nèi)企業(yè)首次登記3種三氟苯嘧啶產(chǎn)品[7]。三氟苯嘧啶于2017年8月31日在中國獲準正式登記[8]。截止到2018年10月31日,我國登記的含有效成分三氟苯嘧啶的產(chǎn)品共計5個,其中4個制劑和1個原藥,登記的制劑類型均為懸浮劑[9]。三氟苯嘧啶對傳粉昆蟲無不利影響,對防治稻飛虱等害蟲具有廣泛的應用前景,具有很大的開發(fā)潛力,目前品種和劑型還比較少,其在未來推廣使用還受到一定的限制。

三氟苯嘧啶屬于新型嘧啶類化合物,是一種新型介離子類殺蟲劑,作用于昆蟲的煙堿乙酞膽堿受體(nAChR),但作用機理與新煙堿類殺蟲劑不同,三氟苯嘧啶是通過競爭性結(jié)合nAChR上的正構(gòu)位結(jié)合,抑制該結(jié)合位點[10,11],減少昆蟲的神經(jīng)沖動或阻斷神經(jīng)傳遞,最終影響害蟲取食、生殖等生理行為,導致死亡。但三氟苯嘧啶對靶標昆蟲的亞致死影響及其殺蟲劑機理研究報道比較少,應積極探索研究該藥劑的殺蟲機制,可為稻飛虱等害蟲可持續(xù)協(xié)調(diào)治理提供依據(jù)[12]。三氟苯嘧啶在防治稻飛虱表現(xiàn)高效,勢必會成為未來防治稻飛虱的主力軍殺蟲劑。通過合理選擇高效農(nóng)藥品種,可大大降低防治農(nóng)田有害生物的用藥量,從而極大地減少化學農(nóng)藥對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的不利影響,提高稻田生物多樣性,促進稻田生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán),實現(xiàn)水稻的安全優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)目標,并最終獲得極大的社會生態(tài)效益;同時大大降低當?shù)剞r(nóng)民的防治成本,提高其經(jīng)濟效益。

1.2 三氟苯嘧啶的應用現(xiàn)狀

三氟苯嘧啶可用于棉花、水稻、玉米和大豆等作物,主要用于防治褐飛虱、葉蟬等,且防效較好。褐飛虱是水稻上一種重要的害蟲,具有繁殖力強、遷飛性以及傳播病毒等特點,嚴重影響水稻安全生產(chǎn)。目前,化學防治是控制稻飛虱危害的主要措施。為了控制有害生物,農(nóng)藥的使用雖然有污染環(huán)境、影響人畜安全等問題,但其在有效控制有害生物、確保糧食的產(chǎn)量和品質(zhì)、提高農(nóng)民的收入等方面有著重要的地位?？茖W、合理地使用農(nóng)藥是綜合治理有害生物的一個重要研究課題。有害生物防治過程中,在農(nóng)藥選擇上,應積極選用與環(huán)境相容的高效、低毒、低殘留的綠色環(huán)保型化學農(nóng)藥。三氟苯嘧啶內(nèi)吸性良好,耐雨水沖刷,較同類產(chǎn)品持效期長,對鱗翅目和同翅目害蟲防效好,具有高效、安全、環(huán)境友好等特點。該藥劑登記作物主要是水稻,葉面噴霧防治水稻飛虱和葉蟬等。當前主要使用的4種制劑的劑型都是懸浮劑,還沒有其他的劑型。朱友理等人研究表明:在低用量下,該制劑對水稻飛虱具有很好的防治效果,且持效期很長[13]。不論是速效性還是持效性,田間表現(xiàn)均優(yōu)于以往常用的對照藥劑,且在試驗劑量范圍內(nèi)其對水稻安全[14,15]。

目前,無論哪種農(nóng)藥,如果長期使用,病蟲害的抗藥性都會逐漸形成。我國農(nóng)田有害生物的抗藥性也在不斷增強。害蟲的抗藥性不僅給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失,而且導致過量的使用農(nóng)藥,影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和安全,甚至還會造成“無藥可用”的后果,因此要大力推廣科學、安全、合理用藥,采取多種有效措施,以延緩病蟲草害抗藥性發(fā)展?；瘜W農(nóng)藥既要有效控制害蟲,又能防止藥劑抗藥性增強,科學合理混配藥劑是一種主要措施。梁鋒等人研究了氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺、阿維菌素和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽等與三氟苯嘧啶混配劑防治稻飛虱,試驗結(jié)果表明混配劑高效,對延長三氟苯嘧啶的使用壽命和延緩其抗藥性的產(chǎn)生提供科學依據(jù)[16,17]。三氟苯嘧啶未來可能是防治稻飛虱等害蟲的主力軍,國內(nèi)相關(guān)農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)和研究人員應加大三氟苯嘧啶混配制劑的研發(fā)和登記力度。

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高,對食品品質(zhì)、生存環(huán)境的要求越來越高,消費選擇也從數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變。特別是綠色食品和有機食品的興起,使人們對病、蟲、草害防治水平的要求也越來越高,在防治病蟲害的同時,應考慮農(nóng)藥在使用的過程中對環(huán)境和自然生物的影響,將對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的不利影響降到最低限度。有研究表明,三氟苯嘧啶對環(huán)境友好,在試驗劑量范圍內(nèi)對蜘蛛、寄生蜂、黑肩綠盲蜻等天敵影響極小,安全性較高,有望成為治理稻飛虱的理想替代藥劑[4,8,14,18]。

2 三氟苯嘧啶的研究存在問題和展望

化學防治因其高效、速效、低成本等特點,成為生產(chǎn)上有害生物綜合治理的最主要防治措施。但大量使用化學藥劑的副作用也日見突出,諸如:環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留、害蟲抗藥性以及害蟲的再度猖獗等問題都對化學藥劑發(fā)出了挑戰(zhàn),研發(fā)安全、高效的藥劑受到各國的關(guān)注和重視。三氟苯嘧啶活性成分在環(huán)境中存在有效期短、穩(wěn)定性差、水溶性弱的缺點,是三氟苯嘧啶產(chǎn)品開發(fā)及應用中亟待解決的重大難題。為了減緩稻飛虱對其抗藥性和產(chǎn)生環(huán)境污染,急需加快對三氟苯嘧啶制劑、應用等的研究,提高三氟苯嘧啶的利用率,減少殺蟲劑的田間施用量,從而保護生態(tài)環(huán)境。

2.1 應用的劑型少,加快研發(fā)新的劑型

農(nóng)業(yè)部在2006年召開的全國植保植檢工作會議上,提出了“公共植?！薄熬G色植?！钡闹匾砟睢?011年發(fā)布的《農(nóng)業(yè)部辦公廳關(guān)于推進農(nóng)作物病蟲害綠色防控的意見》指出,對農(nóng)作物病蟲害實施綠色防控,即是采取生態(tài)調(diào)控、生物防治、物理防治和科學用藥等環(huán)境友好型措施,達到控制農(nóng)作物病蟲危害的目的。2015年農(nóng)業(yè)部制訂了《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》,要求主要農(nóng)作物的農(nóng)藥利用率達到40%以上,提高農(nóng)藥的有效利用率是實現(xiàn)農(nóng)藥減量控害的重要手段。預計在今后相當長的一段時間內(nèi),水稻重大病蟲害的發(fā)生仍會較為嚴重,綠色防控技術(shù)將繼續(xù)在水稻病蟲害的治理中發(fā)揮巨大作用。水稻是全球的主要糧食作物,種植范圍廣,是全球三大糧食作物之一。我國是一個農(nóng)業(yè)大國,水稻也是最主要的糧食作物。但隨著人們生活水平的不斷提高,消費者對稻米質(zhì)量要求和對糧食安全意識不斷提高,對綠色優(yōu)質(zhì)稻米需求將不斷增加。水稻重大蟲害綠色防控技術(shù)的實施,將有助于改善稻米品質(zhì),改善和保護農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境,促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。

農(nóng)藥是水稻病蟲害綠色防控中主要的生產(chǎn)資料。農(nóng)藥常見的劑型如乳油、可濕粉劑、粉劑等,有毒性高、殘留高、對環(huán)境污染等弊端,與“綠色植保”的要求不符,這些傳統(tǒng)劑型逐漸會被新的綠色環(huán)保型劑型所淘汰。研發(fā)農(nóng)藥新的環(huán)保劑型如水乳劑、懸浮劑、微膠囊懸浮劑等,具有持效期長、用量少、利用率高等特點,有利于保護生態(tài)環(huán)境。目前,對三氟苯嘧啶生物活性的研究以及對稻飛虱等害蟲防效的試驗都表明:三氟苯嘧啶防效好且對環(huán)境友好,是今后控制稻飛虱等害蟲的首選。但目前生產(chǎn)上應用的劑型只有懸浮劑,對三氟苯嘧啶全面推廣使用受限制,應加快研發(fā)農(nóng)藥低毒化、無毒化的劑型(如微膠囊懸浮劑等),通過與農(nóng)藥輔助劑混合,來改善原藥的理化性質(zhì)、提高藥劑的靶向性和智能性,避免活性成分的過快降解,延長持效期,降低用藥量,提高防治效果,便于使用,為農(nóng)藥的生產(chǎn)和應用帶來新的變革。三氟苯嘧啶的可持續(xù)有效利用,可實現(xiàn)農(nóng)藥減量控害,是目前劑型研究亟待解決的重大問題,三氟苯嘧啶制劑研發(fā)對保障食品安全工程建設也具有重大的指導意義和現(xiàn)實意義。

2.2 混配的制劑少,加快研制新的復配劑

復配劑一般有2個或2個以上農(nóng)藥有效成分,為了控制多種病蟲草和抵御抗藥性增強,農(nóng)藥混配制劑的使用越來越多,目前我國農(nóng)藥登記品種中混配制劑占比約34%[19]。稻飛虱等害蟲是水稻上的主要害蟲,但在田間經(jīng)?；旌习l(fā)生各種病蟲草,使用單一的農(nóng)藥已經(jīng)無法有效控制。根據(jù)水稻病蟲草害的發(fā)生情況,迫切需要一些復配劑來控制,同時防治多種病蟲草害,藥劑采用復配制劑也可延緩抗藥性產(chǎn)生,延長藥劑的使用壽命。目前生產(chǎn)上三氟苯嘧啶混配的制劑還比較少,應加快研發(fā)高效、低毒、低殘留的多靶標復配劑,綜合控制稻田病蟲草。

水稻是我國主要的糧食作物,稻飛虱等病蟲害對我國水稻的產(chǎn)量造成嚴重的威脅。三氟苯嘧啶有望成為治理稻飛虱的理想替代藥劑,應加快研制和應用三氟苯嘧啶農(nóng)藥復配制劑,是合理使用農(nóng)藥、有效地防控稻飛虱等害蟲的重要途徑。不同農(nóng)藥科學混配成的復配制劑,能擴大防治譜,提高藥效,降低毒性,延緩抗藥性的產(chǎn)生,同時也降低了使用成本。研制復配劑要考慮農(nóng)藥的物理和化學變化,如農(nóng)藥復配后,物理性能基本不變,要提高藥劑的防治效果,不能影響防治效果,也不能發(fā)生藥害。農(nóng)藥復配是一門植?？茖W,要根據(jù)病蟲草害種類、發(fā)生特點和抗藥性等的不同,篩選藥劑品種、確定配比、加工制劑,然后通過試驗等逐步推廣使用,在科學合理、安全使用農(nóng)藥的原則下,綜合考慮防效、成本和環(huán)境等多方面因素,有針對性開發(fā)三氟苯嘧啶復配劑產(chǎn)品。

2.3 對環(huán)境影響的研究少,加大環(huán)境風險評估

多年來,因農(nóng)作物播種面積逐年擴大、病蟲害防治難度不斷加大,農(nóng)藥使用量總體呈上升趨勢。據(jù)農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2012—2014年農(nóng)作物病蟲害防治農(nóng)藥年均使用量31.1萬噸,比2009—2011年增長9.2%。農(nóng)藥的過量使用,不僅造成生產(chǎn)成本增加,也影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境安全。Zhu等人的研究表明，與吡蟲啉相比，三氟苯嘧啶對稻飛虱有更高的毒性,雖然對寄生蜂和三擬水狼蛛等部分捕食性天敵無害,但是對八斑球腹蛛仍有輕微毒性[20]。隨著三氟苯嘧啶制劑的推廣使用,對水稻、土壤和田水中的殘留污染的問題應引起人們的重視。歐盟農(nóng)藥登記管理條款中明確要求對活性物質(zhì)和助劑等之間的復合毒性(主要指農(nóng)藥混配制劑)進行評估,美國有對農(nóng)藥混配制劑評估的風險評估程序,2016 年我國農(nóng)業(yè)部也發(fā)布了《農(nóng)藥登記環(huán)境風險評估指南》,并制定了一系列的農(nóng)藥風險評價方法[21]。目前三氟苯嘧啶對環(huán)境影響的研究少,應參照一些農(nóng)藥環(huán)境風險評估的方法,加大環(huán)境風險評估方面的研究,對三氟苯嘧啶可持續(xù)利用具有十分重要的理論與實踐意義。

3 結(jié)語

化學防治在防治害蟲方面具有重要的地位,但同時不能污染環(huán)境,既要有益于維護農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡,又要增產(chǎn)增收。2015年“中央1號文件”和全國農(nóng)業(yè)工作會議提出了“大力推進化肥減量提效、農(nóng)藥減量控害,積極探索產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之路”。三氟苯嘧啶的使用不僅對有害生物有較好的毒殺效果,對被保護植物、高等動物、天敵及有益生物安全,而且對環(huán)境無污染。在利用化學藥劑時,要從害蟲、植物、天敵、環(huán)境之間的自然關(guān)系出發(fā),科學合理地使用農(nóng)藥,防止對人、畜造成毒害,減少對環(huán)境的污染,保護和利用天敵,不斷增強自然控制力。