我国农药研究进展与展望

我国植物源农药研究进展与展望2011-2012学年第1学期检疫性有害生物防除药剂学班级：09级植物检疫2班学号：0907102047学生姓名：刘国松摘要界农药市场发展平缓，竞争加剧，非农用农药稳定增长，杀虫剂面临较大的发展机遇。世界农药市场的特点表明，化学农药仍将是世界农药市场的主角。各类杂环农药新品种，如烟碱类、恶二嗪类杀虫荆、甲氧基丙烯酸酯类杀菌荆和三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂等，成为研究开发的热．最，农药品种结构的变化加快。我国农药工业的发展要顺应世界潮流，以品种结构调整为中o，强化技术创新，大力发展高效安全的农药新品种厦其配套的中间体、助剂和应用技术，继续推进新农药创制研究，关注新方法和新技术的开拓应用，加速我国农药研究开发的现代化进程。关键词农药农药毒理学剂型研究开发植物源农药农药是防治农业有害生物不可或缺的重要生产资料，早已是各国政府和联合国粮农组织的共识。尽管是在世界环境保护主义者的一片贬斥声中，联合国粮农组织农业技术服务部(AGSE)在1996年的一份报告中仍明确指出：“化学合成农药仍将保持其在世界有害生物防治中的重要地位。叽”农药科学的发展是建立在人类社会进步和农业生产发展的需求之上而并非化学家对化学合成农药情有独钟的刻意追求口。我国建国之初，基本上没有农药工业，但是严重的农业病虫害、草害、鼠害、仓库害虫所造成的损失，对年轻共和国的稳定和发展造成巨大威胁，也对国家的安全造成严重威胁。中央政府参照发达国家的成功经验，决定采用高效的化学防治策略，因此得以迅速控制住自然灾害肆虐，保证了国家得以雄踞于世界。我国的农药生产起点很低。建国之初全国只有从旧社会保留下来的生产能力为0．1万t0．2万t以无机农药为主的几家小型农药生产厂，而国际发达国家则早已进入合成农药的大批量工业化生产时期。目前实际生产能力已近100万t。1998年以来我国农药的快速增长同农药出口量的快速增长有关，农药总产量中约有1／2供出口换汇，产值达7亿～8亿美元。世界农药生产一直保持着旺盛的发展势头。1953年世界农药销售额仅为1．6亿美元，在《寂静的春天》一书1962年出炉后，反对农药之声甚嚣尘上，然而1970年世界农药销售额反而升高到30亿美元。1980年更高达116亿美元，1990年又飚升到264亿美元，2006年则已超过300亿美元。发人深思的是高效和超高效农药的不断大量上市，本应降低农药的实际需求量，然而国际农药销售市场却继续强劲发展，个中原委耐人寻味。值得注意的是，在评估农药对于世界农业生产作出的巨大贡献时，农药理所当然地得到了高度评价，各国政府和联合国组织皆然。但是当食物安全同胚、农产品安全问题、环境安全问题提上日程时，农药又成为舆论中的头号替罪羊。尤其是在绿色和平组织的炒作之下，农药的生产被认为不仅无功而且有过，被列入必须禁止的化工产品之列，我国舆沧界也疾速作出响应[5]。Beckerman通过他的专著对这种错误的舆论导向进行了严厉的系统的批驳[6]。农药在世界上已经有大约150年的漫长发展历史，近代农药是在以电和化学的发展为特征的第二次技术革命时期(19世纪80年代至20世纪30年代)发展起来的，农药已进入了化学合成的新时代，即所谓“第二代农药．[7-8]。合成农药的重要特点和意义是：人类能够采取有机合成的方法制造出人类所需要的包括农药在内的各种新化合物，极大地改变了世界的面貌和人类的生存空间和生活面貌。因为19世纪初期以后100多年里，化学家已经系统地研究确立了100多种经典有机合成反应。Surrey在他1954年所编撰的《NameReactions》--书中共收编了120多种人名反应，1961年又增补为127种[9]。有机合成基本反应的确立使新有机化合物的研究开发速度大大加快，这是有机合成农药在20世纪中叶以后得以快速大量涌现的根本原因。农药结构毒理学方面的重大进步如三维结构活性定量相关性，计算机模拟分子设计，组合化学及相关的高通量筛选等现代研究方法和技术，更为有机合成农药开拓了无限广阔的道路[10-12]。我国的有机化学和有机合成化学水平很高，所以在建国以后很快就追赶上国际先进水平，迅速跻身于农药生产大国之列，并已成为发展中国家的农药出口大国，虽然出口的农药目前仍然是国际上的过专利期产品。近十多年来我国已经有20多种属于自主知识产权的新农药投产，不过产量还比较小，还未能形成龙头产品。原因很多，重要原因之一是对于新化合物的开发深度不够，特别是对于新化合物的毒理学研究严重不足。国际上各大公司的新农药研发，在毒理学方面的投资远超过农药的化学研究投资。在著名的各家大公司的研究开发部，毒理学研究的规模很大，技术力量很强，设施和设备先进。研究的深度达到分子生物学和分子毒理学以及有害生物行为学的水平。皿内、盆内和田间的药效测定结果并非新化合物的毒理学表达。只有在毒理学问题完全查明之后，才可能开发出真正的农药新产品。1农药与农药毒理学在毒理学未明之前，合成的新化合物只是一种新化学物质，可能有多种用途，但并不一定适合于用作农药。一些典型案例足以说明。早年Shrader合成的有机磷化合物对氧磷(E600)是威力很强的杀虫剂，因为毒性太高并未用于农业害虫防治，却成为著名的眼药水“沃古林”的有效成分。著名杀菌剂多菌灵的基本分子构架是苯并咪唑，苯并咪唑可以有许多衍生物，有的衍生物成为著名的胃酸抑制剂(医药兰索拉唑等)，而著名抑酸剂奥美拉唑的有效残基是甲氧基苯并咪唑。抗凝血剂“华法林”(warfare)早在20世纪50年代就是著名的强力抗凝血型灭鼠剂，其有效残基是香豆素(coumarone)，用香豆素开发出的其他灭鼠剂还有多种。而日本则从中草药草木樨中发现了香豆素并开发成为抑制人体水肿药物“消脱止一M”的有效成分。另外一个突出的案例，如农药中两个最常用的有机化学残基二氯苯胺和苯乙酸，组合在一起竟成为诺华公司当今著名的特效消炎止痛药扶他林(通用名：双氯芬酸钠)，其化学名称为二氯苯胺基苯乙酸钠。一个著名药物的分子结构竞如此简单。如果不是基于深度的毒理学研究，这样成功的研究开发是不可想象的。类似的案例极多，说明任何一种新化合物是否能够作为农药使用，决定于其毒理学性质和使用时的条件及使用方法。足见农药学与毒理学密不可分。尤其发人深省的是，早在1874年DDT已由Zeidler合成，BHC更早在1825年就已由Faraday合成，却均未注意到它们强大的杀虫作用，这正是由于毒理学研究未能同步发展所留下的历史遗憾，否则农药科学的历史必将改写口“。在杀菌剂中也有同样的历史遗憾，例如早在1800年法国化学家Proust就已制备成功硫酸铜与石灰乳的胶态悬浮液，却由于不了解其杀菌作用毒理而未能开发成为杀菌剂，把重大的历史机遇留给了100年后的植物病理学家Millardet，他通过毒理学研究把它开发成为重要的世界通用的无机杀菌剂波尔多液““，后人在波尔多市为他竖立了纪念铜像。另外值得注意者，国际许多大农药公司的新农药研究开发，往往是建立在公司本身的化学化工资源基础之上，所以很容易迅速做大做强。例如前CI—BA—GEIGY公司的一个重要医药和染料中间体均三氮苯，被开发成为一系列重要的均三氮苯类除草剂，在很长时期内占据了世界除草剂市场的半边天。DOW氏公司的重要化学化工中间体吡啶，也是该公司研发的一系列重要农药的原料中间体。日本则走了另外一条特殊的新农药开发道路，也是以毒理学研究开发为基础，此不赘述。这些重要经验对我国的新农药研发应具有重要的参考价值。2植物源农药的发展现状与趋势（1）植物源农药的发展现状国内的土壤、气候、农作物的多样性，使中国在植物农药方面具有得天独厚的优势。我国植物农药资源十分丰富(表1)，全国各地荒山、荒地均可种植，云南已大面积引种植印楝。如建设2座年产1万t植物农药的工厂，约需各种中草药7万一8万t，可使20万左右的农民脱贫，社会效益十分显著。特别是近年来我国高新技术的开发和创新方面，不断取得突破性进展，从国外引进的农药植物形成产业化，为进一步发展植物农药创造了良好的条件。近年来，国内出现了植物农药加工利用的热潮心]，所涉及的植物及有效成分包括印楝、川楝、除虫菊、烟碱、鱼藤酮、苦参、银杏、苦皮藤、百部、青蒿素、辣椒素、茶皂素、石蒜素、巴豆毒素等20余种，生产厂家近百家，仅印楝开发的产品就有印楝乳油制剂、悬浮剂、可湿性粉剂和印楝原油等。从而看出植物农药已成为一类重要的农药，对促进农业生产，保护生态环境将发挥重要的作用。（2）植物农药今后发展趋势近年来，美国和日本着重研究植物源农药的化学成分如印楝素的分离、提纯、分子结构的鉴定，从而找到新的杀虫品种。因此，植物源农药有效化学成分的提纯、结构鉴定和理化性质的研究，将是一个主要的发展趋势。只有搞清楚结构与杀虫作用的关系，才能更好地开发和利用植物源农药。植物源农药相互复配是今后发展的另一个趋势。如印楝素与除虫菊酯、苦参素、青蒿素、烟油、藤黄、蒜精、涩草等复配，比较成功的例子是印楝素与除虫菊酯或与合成除虫菊酯的复配。除虫菊酯是比较好的生物农药，有较宽的杀虫谱，二者结合，不仅可以提高药效，而且对除虫菊酯有抗性的害虫特别有效；同时二者的结合不仅可以杀死植物害虫，还可用来防治动物体外寄生虫。第三个发展趋势是提高植物源农药的稳定性。植物源农药的稳定性控制是目前世界上公认的难题。由于天然物的不稳定，在紫外光、阳光和高温下极易分解。因此，除了避免强光、高温、强酸碱和酶外，在配制制剂过程中，可以加入一种或多种环氧化植物油稳定剂和对氨基苯甲酸抗光剂，来抑制天然物的热分解与光降解旧J。另外，还可以通过选择适宜乳化剂来实现其乳化稳定性。第四个发展趋势是在植物中寻找具有农药生物活性的化合物，通过结构上的修饰，获得新型的农药。最成功的例子当属菊酯类杀虫剂，它来源于菊科植物中的除虫菊素。其他还有源于植物中乙烯的乙烯利，源于豆科植物毒扁豆种子中毒扁豆碱的氨基甲酸苯酯，源于大蒜中大蒜素的抗菌素402，源于水稻恶苗病原的赤霉素等。3加强植物农药开发与推广工作为了可持续发展的需要以及有利于我国农产品的出口，我国应加大高效低毒植物农药的开发力度。目前，开发高效低毒植物农药的工作已经有计划有步骤地展开，一些农药企业已经把开发高效低毒植物农药作为企业的重大决策。值得一提的是，近年来国内一些非农业行业的上市公司及许多科研院所和高等学校已加人到开发高效低毒植物农药的行列，为我国高效低毒植物农药的超常规发展创造了有利的条件。还应加强政策引导，加大宣传力度，特别是应加强对农民的宣传工作。农民既是生产者，又是农业操作、病虫草防治活动的决策者，即可持续发展的管理者。因此，必须提高农民的科技素质，重视对农民的培训，使其掌握科学、合理的农药使用方法，充分认识植物农药在农业可持续发展中的地位和作用。提高农民的生态环境意识和植保水平，使植物农药能够在农业生产中广泛使用，生产出无公害绿色食品，增加经济效益。[1]高菊芳，译．亦冰，校．生物农药的作用、应用与功效(二)植物和动物源农药[J]．世界农药，2001，23(2)：5—19．[2]刘建，赵霞．我国植物农药专利申请[J]．农药科学与管理，2002，(2)：30～32．[3]王秋芬，宋湛谦，阎新华．生物农药印楝素的光稳定性研究[J]．江苏农业科学，2004，(4)：52～54．[1]THEODORFRIEDRICH．Approachtoimprovementsinagrictdmralpesticideapplicationtagileulturalengineeringbranch，agriculturalsupportSystcamdivlsion[R]．Rome：FAO，1996．[2]PERKINSJHInsects，expertsandtheinsecticidecrisis-Thequestfortle,Npestmanagementstrategies[C]．NewYo血：Pienulilpress．1982．[3]AVERYDtSavingtheplanetwithpesticides，biotechn