專家分析開發納米生物農藥的物質基礎
發布時間:2003-06-06
來源:中國食用菌商務網
一、化學農藥的現實問題
直到現在,人們對付農業病蟲害有兩種手段:化學防治和生物防治。
首先要說明的是生物防治不等同于目前常提到的生物農藥的使用。生物防治是利用有益生物及生物的代謝產物防治農業害蟲的方法,如利用赤眼蜂來防治松毛蟲、棉鈴蟲等。但生物防治針對性強,其效果受多種條件制約,往往不能廣譜性地應用,因此,化學防治一直是農業生產上殺滅有害生物的主流手段。
自從1938年發現了滴滴涕的殺蟲活性后,工業化合成農藥即化學農藥駛入了快車道,可以說二十世紀40年代到70年代,地球遭到了化學農藥的嚴重毒害,其帶來的嚴重問題有:◆使用時的危害,主要是人畜中毒及對植物產生的藥害;◆防治對象抗藥性的發展;◆對非防治對象的影響,生態平衡的破壞,病蟲害的再度猖獗;◆對環境的污染及食品中的農藥殘留對人類潛在的慢性毒害。這些問題成為農藥科學急需研究解決的重要問題。
進入1970年以后,在事實面前,不少國家都制定或修訂了農藥管理法規,對農藥的要求是高效、低毒、安全。對農藥的各種嚴格要求使得新農藥的開發成功率不斷降低,有資料顯示,發現一種新農藥的時間從6年增至10年;篩選的成功率從1/2500降至1/15000;耗資從150萬美元增至5000萬美元。在這種形勢下,迫切需要創新農藥開發的思路。
二、農藥開發中傳統思路存在的問題
傳統的農藥開發思路都是進行大量的生物活性篩選,都統一在追求獲得單純有效的殺蟲物質上,受這一傳統思路的影響,目前進行的生物農藥開發也集中在從植物中提取有效殺蟲物質上。
反思這一傳統思路,至少存在三個問題:第一是不符合防治中用藥要多成分協同的原則,如有害生物抗藥性的嚴重發展,可以間接證明這種思路的不足之處;第二是分離出的單一成分末必是主要有效成分,如對除蟲菊有效成分的研究從1908年到現在都一直是在否定之否定中發展;第三是不論是有機合成農藥,還是無機合成農藥,甚至是植物提煉農藥成分都離不開化工生產過程,化工生產過程的介入,必然會帶來對環境污染的壓力。
三、納米生物農藥的物質基礎
為解決上述問題,人們希望在防治農業病蟲害上能夠走可持續性之路,實現殺蟲物質取之于自然,應用于自然,分解消失于自然,這一愿望隨著納米技術觀念的產生和實用化發展,將可能實現,這是因為:
(一)用有效的植物殺蟲是農藥的傳統歷史,如三大殺蟲植物除蟲菊、魚藤和煙草就曾作為商品在市場上流通,擬除蟲菊酯就是在此基礎上發展起來的。
(二)現有研究結果均表明,天然產品對人和環境的危害性較小,至于來源于植物的農藥,一般對人、植物和環境更安全。
(三)植物是由細胞構成的。細胞一般由細胞壁、原生質體和液泡三部分構成,其大小直徑一般為20~50μm。植物的殺蟲有效成分如酶、植物激素、植物堿、有機酸等等就存在于細胞之中。這些天然殺蟲藥物具有獨特、復雜的物質結構,殺蟲藥理作用廣泛等特點。
(四)對粉劑型農藥的研究指明,只有超篩目細度(粉粒直徑小于44μm)的藥劑粉粒才能發揮殺蟲作用,這是因為觸殺時,能增加接觸面積;胃毒時,易被吞食和吸收。
(五)納米技術的特性。研究發現物質顆粒尺寸小到納米尺寸范圍(1nm~ 1μm)時,其性質在電、光、磁、力學以至生物學等方面的性質會發生某些突變。
用納米技術來研制生物農藥正是基于這種突變而實現的。納米技術促使植物細胞破壁,從而使有用的殺蟲物質更容易地釋放出來,直接作用于害蟲,極大地提高了藥效,并依托納米物質的表面效應(粒度越小,比表面就越大),充分降低用藥量,從而在使用經濟性上得到突破。
四、納米生物農藥的前景展望
可以預見,應用納米技術介入生物農藥的研制,有望實現我國農藥工業上的跨越式發展,成為擁有自主知識產權新型農藥的突破口。
雖然,農藥市場總體上處于徘徊不前的局面,但并不排除個別農藥的供不應求,如全球每年銷量過1億美元的農藥品種在2~30個以上,并且許多化學農藥已被硬性規定和處在自覺淘汰中。
納米生物農藥將真正體現高效、低毒、安全的特性,這樣一種純綠色、全程綠色農藥是農業生產線上人人都渴望得到的,這一點還值得懷疑嗎?
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