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所谓“白色农药”,是指以微生物为资源的产业型农药。由于其在生产过程采用了现代生物技术中的“发酵工程”“酶工程”及“基因工程”,产品具有无污染、对环境无影响、对人类安全等特点,故有“洁白无瑕”之意。“白色农药”包含了微生物饲料、微生物肥料、微生物农药与兽药、微生物能源、微生物生态环境保护剂、微生物医疗保健品及药品等方面,因此也有人将微生物源农药称之为“白色农药”。
由于“白色农药”——微生物源农药具有高效、安全、无残留、对天敌安全及环境相容性好等特点,引起了世界各大公司、研究机构及大学的广泛兴趣,不少国家均投入了相当高的人力、物力从事“药”的开发,从而使生物农药的开发再度掀起了高潮。
主要种类
目前的“白色农药”以微生物饲料、微生物肥料和微生物农药为主要类型。
微生物饲料是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种,将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体的生物发酵饲料。该种农药不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸,而且能使其他粗饲料原料营养成份迅速转化,达到增强消化吸收利用效果。
微生物肥料通常而言其实是一种菌剂,是一类微生物群体。这类微生物菌剂能够提供一种或多种对作物生长有益的微生物群落。由于农业上应用的微生物菌剂常常和草炭、泥炭、有机肥料等有机质含量较高的基质混合在一起,所以习惯上把微生物菌剂称为微生物肥料,人们俗称为“菌肥”。
微生物农药是指使用细菌、真菌、病毒等活的生物体来预防、消灭或者控制危害农林生产的有害生物的药剂。它具有对人畜安全,无农药残留,不产生抗药性,不污染环境等优点,正被人们广泛应用于无公害农产品的生产中。但是,在生产实践中,很多人由于没有依其特性进行保管和使用,导致应用效果不佳。
研发应用
自然界中有不少微生物(病毒、细菌、真菌和线虫)具有杀虫、杀菌、除草及植物生物调节活性。这种微生物具有很高的专一性,其对靶标害物具有极高的选择性,而对其他生物却十分安全。
在现今的直接应用的微生物源农药中,以苏云金杆菌(B·t)居主要市场,约占整个微生物源农药的70%以上,其中半数在美国。目前的B·t商品有数百种,可防治百余种有害昆虫。我国B·t剂的生产与应用也比较广泛,据悉已有50余家工厂从事此药剂的应用开发。
由于人们对微生物源农药的开发兴趣越来越浓厚,近年来又出现了不少新的直接作为农药的微生物源农药。如日本烟草公司开发了用于防除草坪杂草早熟禾的细菌除草剂,俄罗斯科学院则开发了用于防治蚜虫和红蜘蛛等害虫的细菌性杀虫剂双毒杆菌,英国作物保护学会于1997年4月举行了一次有关微生物源杀虫剂发展前景的世界性会议。
利用微生物的产生物(代谢物)作为农药——农用抗生素,近年来的发展甚为迅速,已成为“白色农药”中的一个重要方面,也是我国微生物源农药的主体之一。而今,已商品化的农用抗生素几乎遍及了农药所有领域。其中作为杀菌剂的有春日霉素、井冈霉、农霉素等;杀虫剂有阿维菌素、杀螨素等;除草剂有双丙氨膦;植物生长调节剂有赤霉素等。农用抗生素已成为世界农药市场中不可缺少的一部分,它在植物保护中作为化学农药的互补药剂正越来越引起人们的注意。在我国,仅井冈霉素目前的产量已达5000余吨,每年可挽回稻谷损失23亿千克,成为目前农药中使用面积最广、价格最便宜、对人畜十分安全的理想的无公害农药。
农用抗生素的研究开发,不仅限于用以直接防治农作物的病虫草害,更为化学农药的创制提供了先导化合物。不少公司通过对生物源农药(包括微生物源农药)进行化学改造创制了许多新的农药。这些新农药不仅保留了原生物源农药特有的品质(如对环境安全,选择性强等),并克服了某些生物农药之不足,使产品焕发了生命或具有很大的市场价值。
如吡咯霉素由于其稳定性等诸多原因而难以商品化,氰胺公司以其有效基团为先导化合物,经结构改造后合成了被人们誉为当今杀虫剂支柱之一的AC303630。同样,阿维菌素是一个极为高效的农畜用杀虫抗生素,但也存在着对人畜急性口服毒性较高及对鳞翅目害虫几乎无效的缺陷。因此,美国默克公司通过对其结构的改造,从千余人衍生物中筛选了两个化合物依维菌素和埃玛菌素,前者使其对人畜毒性明显得到改善,后者则扩大了杀虫谱及使杀虫活性提高1~2个数量级。
这种通过生物与化学相结合开发新农药的方法,大大提高了新农药的开发效率,也成为当今世界创制新农药的有效方法之一。这种由“白色农药”经结构改造开发出的新的、更优于原“白色农药”的新药剂,越来越引起人们的关注。
基因工程也是当前“白色农药”中研究得最广泛、发展最快的一个领域。至今,转基因作物已遍及世界各地。1996年,世界上约有280万公顷转基因作物;1997年达到1300万公顷,增长了300%以上。其中,美国达810万公顷,我国180万公顷,阿根廷140万公顷,加拿大130万公顷。作为农药(抗虫、抗病)的转基因作物,不仅限于B·t等细菌,而今发展到其他细菌、病毒和线虫等。更有在烟草中导入了动物编程性细胞死亡抑制基因,以提高作物的抗性。在植物中导入动物编程性细胞抑制基因在世界上尚属首例。而抗农药(主要为除草剂)的转基因作物的出现,大大扩大了除草剂的应用。
前景可期
作为世界公认的环境友好型药剂,白色农药作为生物农药的主要类别,具有安全、环保、低残留等特征,它代表了未来农药产品的发展趋势,发展生物农药已成为当前许多国家的行业竞争战略。“目前,我国共有200多家企业从事生物农药的生产,年产量达12万吨,处于有效登记状态的有效成分有90多种,产品约200多个,占农药登记总数的12%,其中,抗生素产品约占生物农药总数的70%。生物农药防治面积2670万公顷,约占农药市场总份额的5%。”国家农业部农药检定所药政处工程师张微如是说。数据显示,2012年全国生物农药及微生物农药制造业资产总计169亿元,主营业务收入321亿元,利润总额为28亿元。
与国内火暴的市场相比,近年来全球生物农药产业的发展也十分迅速。全球工业分析公司(GIA)发布最新研究报告指出,预计今年全球生物农药市场将达28亿美元。据悉,经过近半个世纪的发展,目前我国已拥有30余家从事生物农药领域研发的高校、科研机构、国家级重点实验室,并成为了目前世界上最大的井冈霉素、阿维菌素、赤霉素等生物农药生产国。从产业规模和研究深度上分析,井冈霉素、阿维菌素、赤霉素、苏云金杆菌4个品种已经成为了我国生物农药产业中的领军品种。
此外,不少业内专家还预测,随着国内消费者食品安全意识不断增强,监管部门对化学农药的限制力度有可能不断加大,新型种植主体有望大量涌现,生态有机种养殖区、出口农产品企业、新型生态农庄和国家绿色防控基地等纷纷寻求生物农药解决方案,他们对生物农药和综合生物防治技术有着巨大且迫切的需求,白色农药将会越来越受到人们的关注。
由于“白色农药”——微生物源农药具有高效、安全、无残留、对天敌安全及环境相容性好等特点,引起了世界各大公司、研究机构及大学的广泛兴趣,不少国家均投入了相当高的人力、物力从事“药”的开发,从而使生物农药的开发再度掀起了高潮。
主要种类
目前的“白色农药”以微生物饲料、微生物肥料和微生物农药为主要类型。
微生物饲料是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种,将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体的生物发酵饲料。该种农药不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸,而且能使其他粗饲料原料营养成份迅速转化,达到增强消化吸收利用效果。
微生物肥料通常而言其实是一种菌剂,是一类微生物群体。这类微生物菌剂能够提供一种或多种对作物生长有益的微生物群落。由于农业上应用的微生物菌剂常常和草炭、泥炭、有机肥料等有机质含量较高的基质混合在一起,所以习惯上把微生物菌剂称为微生物肥料,人们俗称为“菌肥”。
微生物农药是指使用细菌、真菌、病毒等活的生物体来预防、消灭或者控制危害农林生产的有害生物的药剂。它具有对人畜安全,无农药残留,不产生抗药性,不污染环境等优点,正被人们广泛应用于无公害农产品的生产中。但是,在生产实践中,很多人由于没有依其特性进行保管和使用,导致应用效果不佳。
研发应用
自然界中有不少微生物(病毒、细菌、真菌和线虫)具有杀虫、杀菌、除草及植物生物调节活性。这种微生物具有很高的专一性,其对靶标害物具有极高的选择性,而对其他生物却十分安全。
在现今的直接应用的微生物源农药中,以苏云金杆菌(B·t)居主要市场,约占整个微生物源农药的70%以上,其中半数在美国。目前的B·t商品有数百种,可防治百余种有害昆虫。我国B·t剂的生产与应用也比较广泛,据悉已有50余家工厂从事此药剂的应用开发。
由于人们对微生物源农药的开发兴趣越来越浓厚,近年来又出现了不少新的直接作为农药的微生物源农药。如日本烟草公司开发了用于防除草坪杂草早熟禾的细菌除草剂,俄罗斯科学院则开发了用于防治蚜虫和红蜘蛛等害虫的细菌性杀虫剂双毒杆菌,英国作物保护学会于1997年4月举行了一次有关微生物源杀虫剂发展前景的世界性会议。
利用微生物的产生物(代谢物)作为农药——农用抗生素,近年来的发展甚为迅速,已成为“白色农药”中的一个重要方面,也是我国微生物源农药的主体之一。而今,已商品化的农用抗生素几乎遍及了农药所有领域。其中作为杀菌剂的有春日霉素、井冈霉、农霉素等;杀虫剂有阿维菌素、杀螨素等;除草剂有双丙氨膦;植物生长调节剂有赤霉素等。农用抗生素已成为世界农药市场中不可缺少的一部分,它在植物保护中作为化学农药的互补药剂正越来越引起人们的注意。在我国,仅井冈霉素目前的产量已达5000余吨,每年可挽回稻谷损失23亿千克,成为目前农药中使用面积最广、价格最便宜、对人畜十分安全的理想的无公害农药。
农用抗生素的研究开发,不仅限于用以直接防治农作物的病虫草害,更为化学农药的创制提供了先导化合物。不少公司通过对生物源农药(包括微生物源农药)进行化学改造创制了许多新的农药。这些新农药不仅保留了原生物源农药特有的品质(如对环境安全,选择性强等),并克服了某些生物农药之不足,使产品焕发了生命或具有很大的市场价值。
如吡咯霉素由于其稳定性等诸多原因而难以商品化,氰胺公司以其有效基团为先导化合物,经结构改造后合成了被人们誉为当今杀虫剂支柱之一的AC303630。同样,阿维菌素是一个极为高效的农畜用杀虫抗生素,但也存在着对人畜急性口服毒性较高及对鳞翅目害虫几乎无效的缺陷。因此,美国默克公司通过对其结构的改造,从千余人衍生物中筛选了两个化合物依维菌素和埃玛菌素,前者使其对人畜毒性明显得到改善,后者则扩大了杀虫谱及使杀虫活性提高1~2个数量级。
这种通过生物与化学相结合开发新农药的方法,大大提高了新农药的开发效率,也成为当今世界创制新农药的有效方法之一。这种由“白色农药”经结构改造开发出的新的、更优于原“白色农药”的新药剂,越来越引起人们的关注。
基因工程也是当前“白色农药”中研究得最广泛、发展最快的一个领域。至今,转基因作物已遍及世界各地。1996年,世界上约有280万公顷转基因作物;1997年达到1300万公顷,增长了300%以上。其中,美国达810万公顷,我国180万公顷,阿根廷140万公顷,加拿大130万公顷。作为农药(抗虫、抗病)的转基因作物,不仅限于B·t等细菌,而今发展到其他细菌、病毒和线虫等。更有在烟草中导入了动物编程性细胞死亡抑制基因,以提高作物的抗性。在植物中导入动物编程性细胞抑制基因在世界上尚属首例。而抗农药(主要为除草剂)的转基因作物的出现,大大扩大了除草剂的应用。
前景可期
作为世界公认的环境友好型药剂,白色农药作为生物农药的主要类别,具有安全、环保、低残留等特征,它代表了未来农药产品的发展趋势,发展生物农药已成为当前许多国家的行业竞争战略。“目前,我国共有200多家企业从事生物农药的生产,年产量达12万吨,处于有效登记状态的有效成分有90多种,产品约200多个,占农药登记总数的12%,其中,抗生素产品约占生物农药总数的70%。生物农药防治面积2670万公顷,约占农药市场总份额的5%。”国家农业部农药检定所药政处工程师张微如是说。数据显示,2012年全国生物农药及微生物农药制造业资产总计169亿元,主营业务收入321亿元,利润总额为28亿元。
与国内火暴的市场相比,近年来全球生物农药产业的发展也十分迅速。全球工业分析公司(GIA)发布最新研究报告指出,预计今年全球生物农药市场将达28亿美元。据悉,经过近半个世纪的发展,目前我国已拥有30余家从事生物农药领域研发的高校、科研机构、国家级重点实验室,并成为了目前世界上最大的井冈霉素、阿维菌素、赤霉素等生物农药生产国。从产业规模和研究深度上分析,井冈霉素、阿维菌素、赤霉素、苏云金杆菌4个品种已经成为了我国生物农药产业中的领军品种。
此外,不少业内专家还预测,随着国内消费者食品安全意识不断增强,监管部门对化学农药的限制力度有可能不断加大,新型种植主体有望大量涌现,生态有机种养殖区、出口农产品企业、新型生态农庄和国家绿色防控基地等纷纷寻求生物农药解决方案,他们对生物农药和综合生物防治技术有着巨大且迫切的需求,白色农药将会越来越受到人们的关注。