2006年11月10日,在北京举行的新疆生产建设兵团2006年度植物保护暨“科云”NPV病毒生物杀虫剂新技术培训与推广研讨会上,中国科学院动物研究所等单位宣布成功研发出新型超高含量昆虫病毒杀虫剂。该产品每克原药中病毒含量高达5000亿个病毒粒子,超过同类产品20多倍,是目前国际上已知的含量最高的病毒杀虫剂产品,每亩棉田仅需2~3克即可有效控制害虫。
中国作为农业大国,害虫种类繁多,粮食、棉花、蔬菜等作物每年都面临病虫害威胁,导致大面积减产。例如,不久前长江流域水稻条纹叶枯病严重发生,影响2000万亩农田。化学农药虽曾极大提升防治水平,但长期使用引发土壤退化、农药残留、环境污染、生物链中断和生态失衡等问题。部分化学农药难以降解,具有致癌、致畸、致突变风险,甚至被植物吸收后通过食物链危害人体健康。中国出口的大蒜、香梨等曾因农药残留被大量退货,损失数十亿元。此外,广谱化学农药在杀灭害虫的同时也杀伤天敌,导致害虫再次暴发,并对人畜造成直接伤害。
近年来,生物农药在国际上发展迅速。生物农药广义上包括生物源农药(如植物提取物)和真正意义上的生物农药(如昆虫病毒、真菌等活体)。前者作用机理与化学农药类似,以毒杀为主;后者则通过使昆虫致病致死。生物农药的主要优势是毒性低或无毒、环境友好,但并非所有生物农药都完全无毒,例如鱼藤酮对鱼类毒性较高。昆虫病毒杀虫剂则被认为是完全无毒的。
生物农药对非靶标生物无影响,能维持田间生物多样性,不杀伤天敌。例如,防治棉铃虫时保留天敌可控制后期棉蚜暴发,而化学农药则可能杀死天敌导致棉蚜成灾。然而,生物农药面临生产规模化难题:植物源农药需大量种植植物,病毒杀虫剂需大量养虫。此外,生物农药作用较缓慢,稳定性较差,如除虫菊素见光易分解,需添加保护剂。通过改进,病毒杀虫剂在阴凉干燥处可储存两年以上。
棉铃虫核型多角体病毒(NPV)是棉铃虫专一性病原微生物,防治效果好、药效持久,对其它生物无毒,是全球首个登记注册的昆虫病毒生物农药。但传统“活体”生产方式导致规模小、成本高。自2003年起,研究团队在国际上首次采用“棉铃虫群养技术”,改进饲料配方和养虫器具,使生产效率提高数十倍;通过独特病毒分离纯化技术,大幅提高原药病毒含量,突破产业化瓶颈,降低成本。2004年9月,该产品获得中国首个病毒杀虫剂原药登记证。新型超高含量原药每克含5000亿病毒粒子,超低用量制剂(每克600亿粒子)每亩仅需2~3克,防治成本低于化学农药。
新疆是中国棉花主产区,棉田面积2100万亩。2005年起,研究人员在新疆生产建设兵团进行多点多地大田药效对比试验,结果表明对棉铃虫控制效果优于化学农药,且对天敌无影响,可在自然界自行降解,不产生农药残留,害虫不会产生抗药性。2006年试验示范面积超过50万亩,总体防治效果达80%,减少近百吨化学农药释放,生态效益显著。
农业病虫害生物防治前景广阔,将逐步减少并消除化学农药带来的土壤退化、生态失衡、农药残留和人畜健康危害,具有显著的生态和社会效益。