《河流农药水平和农药使用情况变化趋势》

  • 来源专题:水环境管理与流域管理
  • 编译者: maxiaomin
  • 发布时间:2015-10-19
  • 最新的一项美国地质调查研究表明:在1992-2010年间,美国38条主要河流的农药含量变化趋势从大尺度层面反映出了美国农药的使用和监管情况变化。

    这项研究第一次比较了河流中农药浓度的变化趋势和美国的农药使用情况。该研究从最常用的20种农药中挑选出了有充分历史数据记载的11种,并测试了其在河流和湖泊中的含量。结果发现:在大多数被调查区域中,这11种农药的浓度基本都呈现下降趋势。在这11种农药中,我们重点关注了浓度范围变化最广的一组数据,它是研究河流中农药浓度和其他影响因素间相关关系的关键。

    农药浓度的变化趋势与相应的农业模式和农药使用监管限制一致,在农作物中最主要被使用的农药有—氰乙酰肼,甲草胺,莠去津(以及其降解物),甲氧毒草安和虫螨威。

    “在主要流域,农业农药的使用对总体的影响都很大”,USGS 统计学家及该研究课题的负责人Karen Ryberg教授说,“引起水体农药浓度变化的原因,可以追溯到农业管理政策的改变。但是难以判断那些特别没有数据记录的农药类别和地域。”

    从1992-2010年全国禁止使用最常用的除草剂甲草胺之后,它在主要河流中的浓度从20000公吨降到了2500公吨。新的除草剂(乙草胺)引进之后,广泛的应用在了抗草甘膦玉米和大豆种植中,这导致了甲草胺使用的下降。

    农村和城市地区,农药西玛津,毒死蜱,马拉硫磷,二嗪农被大量的使用。主要河流中农药的浓度变化趋势反映了周边农业与非农业这两种不同的生产模式。

    即使在大多数流域范围内,相比于农村,城市的面积通常更小,但其对于主要河流中农药浓度的变化趋势仍然有着显著影响。

    每年有超过400种农药被使用于农业。监管的变化,市场的力量以及新型农药的引进,都改变着农药的使用情况。因资源的限制,USGS国家水质评估项目目前还所监测农药浓度还不及使用量的一半。为此,美国地质调查局正在监测新型农药的使用情况,例如新烟碱类和拟除虫菊酯类杀虫剂。

    “美国主要河流的农药使用和浓度变化趋势”一文已发表于全环境科学期刊,该文的作者为Karen Ryberg和Robert Gilliom。

    1992-2012年间,459种农药的年使用情况和分布图表可在线查看。

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    • 编译者:季雪婧
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    • 引 言 生物农药在保障农业丰产增收,维护生态和谐,满足食品安全需求等方面均具有重要的作用与意义。当下农业绿色发展已成为主旋律,在国家农药化肥“双减”及“零”增长的背景下,生物农药掀起了“绿色风暴”,发展生物农药是环境的需要,是时代的需要,更是全球农药产业发展的趋势。 生物农药的概念及分类 生物农药是指利用生物活体(真菌、细菌、昆虫病毒、转基因生物、天敌等)或其代谢产物(信息素、生长素、萘乙酸、2,4-D等)及植物提取物等,针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。在中国,传统的生物农药仅指微生物农药。随着科学技术的快速发展,对生物农药的概念和类别的探讨也引起了广泛的关注。张兴等于2002年系统地给出了生物农药的概念、分类及特点,并得到了业界的认可。生物农药,是指可用来防除病、虫、草等有害生物的生物体本身及源于生物,并可作为“农药”的各种生理活性物质。在2017年11月施行的《农药登记资料要求》中,虽然没有明确生物农药的定义,但按照来源将农药分为化学农药、生物化学农药、微生物农药、植物源农药,其中微生物代谢物(农用抗生素)在登记方面要求等同于化学农药,不过一直没有明确的定义。此前一般认为生物农药包含后3类,即生物化学农药、微生物农药(含农药抗生素)和植物源农药。但是需要特别注意的是,今年8月农业农村部在十三届全国人大会议的答复中明确指出,生物农药主要包括生物化学农药、微生物农药和植物源农药,农用抗生素不包括在内。 至此,农用抗生素从生物农药中彻底除名。 在美国,生物农药是指来源于动植物,细菌,矿物质等天然材料或与天然来源结构相似,功能相同的农药,包括:生物化学农药(天然产生的),微生物农药,植物嵌入式保护剂。 生物农药的特点 关于生物农药的特点,也有多位学者进行了探讨和分析。目前,较为一致的观点是:专一性强,活性高;对环境安全;不易产生抗药性;对非靶标生物相对安全;开发利用途径多;作用机理不同于常规农药;种类繁多,研发的选择余地大。当然,还表现出作用速度较慢,开发及使用成本较高等特点。 生物农药产业化现状 全国生物农药生产企业200多家,生物农药产量14万吨,约占全国农药生产企业的6.7%,年产值约216.27亿元,占整个农药总产值的8%左右。某些明星产品如井冈霉素、赤霉素、阿维菌素、Bt四个品种的年产值均超过1亿元,且中国是井冈霉素、赤霉素和阿维菌素的最大生产国。苦参碱、阿泰灵、壳寡糖和芸苔素内酯等产品发展迅猛,市场份额逐年扩大。印楝素、鱼藤酮、白僵菌、绿僵菌、木霉菌等推广应用效果良好。害虫天敌的生产与利用技术达国际领先水平,例如赤眼蜂的年繁蜂量100亿头左右,应用面积133.3万hm2以上,是全球应用面积最大的国家。 我国生物农药登记情况汇总 (截止到2019年3月底) 01生物化学农药 共17余种有效成分,432个登记,涉及到218个生产企业。 主要有:乙烯利、赤霉酸、氨基寡糖素、吲哚乙酸、S-诱抗素等。登记数量最多的产品是乙烯利、赤霉酸和氨基寡糖素三大类,占了总数的58%。厂家主要是安邦电化(乙烯利系列);海南正业中农(氨基寡糖素系列复配为主);钱江生化、江苏丰源、江西新瑞丰、三浦百草等(赤霉酸系列);云南云大(芸苔素内酯系列)等等。 02 微生物农药 共22种有效成分,468个登记,205个生产企业。 主要有:苏云金杆菌、枯草芽孢杄菌、蜡质芽孢杄菌、棉铃虫核型多角体病毒、球孢白僵菌、木霉菌、斜纹夜蛾核型多角体病毒等。登记数量最多的前三大产品是苏云金杆菌、枯草芽孢杄菌和蜡质芽孢杄菌三大类,占了总数的73%。厂家主要是武汉科诺、武汉楚强、湖北康欣、江西天人、浦城绿安等等。 03 植物源农药 共11种有效成分,192个登记,涉及到124个生产企业。 主要有:烟碱、苦参碱、小檗碱、印楝素、鱼藤酮、藜芦碱、柠檬烯、芸苔素内酯、樟脑、除虫菊素、蛇床子素、苦皮藤素、桉油精、八角茴香油、大黄素甲醚、狼毒素、雷公藤甲素、香芹酚、大蒜素、右旋樟脑、莪术醇、补骨脂种子提取物、银杏果提取物、博落回提取物、甾烯醇、萜烯醇等。登记数量最多的前三大产品是苦参碱、鱼藤酮和印楝素三大类产品,占了总数的84%(苦参碱类产品就占了一半以上,57%)。厂家主要是成都新朝阳、清源保、广东园田、三浦百草、内蒙帅旗等。 前景与展望 尽管生物农药发展极为迅速,然而在其研发、应用及管理中均存在一些问题:新材料、低成本材料严重不足,导致生物农药新产品种类少,且成本高;活性测定、效果评判及产品质量标准尚不够严谨,限制了新产品研发速度;在产业化及应用中,工艺较为复杂或产率低、生产周期长、剂型不够丰富、施药技术落后、成本较高等问题限制了生物农药新产品的产量及推广应用;相关法律的缺失、政策保障缺乏以及知识产权的侵权等是生物农药管理中存在的严重问题。 针对上述问题,我们认为生物农药重点研发方向有如下几个方面: 01 活性生物资源的筛选 活性生物资源的筛选是生物农药新品种创制的重要源头,也是活性化合物新结构类型变化的重要来源,坚持从不同的环境中筛选活性微生物菌株和植物资源将为生物农药新产品的持续开发奠定坚实的基础。 02 生物农药新品种的创制与产业化 根据中国的资源优势,有针对性的开展生物农药新产品创制与转化,并通过工程化配套,生产出具有市场竞争力的生物农药新产品,为粮食安全生产和食品安全保驾护航。 03 基因挖掘 高毒力、高产、高稳定性工程菌株选育与构建及毒力(素)基因挖掘。 04 生物农药活性物质生物合成途径及生物反应器 由于植物源农药资源的有限性极大的限制了其应用与发展,生物合成技术在解决植物资源大规模生产上有广阔的应用前景。细胞培养、发状根培养及基因工程技术的发展,必将在植物源农药的研究开发和应用中发挥决定性的作用,与此相匹配的生物反应器研究为其产业化和规模化生产提供有效途径。 05 天然产物挥发物的研发与利用 利用精油类化合物易挥发、环境相容性好、易降解、毒性低、害虫不易产生抗性等优点,研制和开发符合人们对无公害化的纯天然源产品。 06 微生物组技术研究与应用 微生物组技术(土壤改良剂、种衣剂、杀线剂等)在种植业中可以降解农药、种子包衣、土壤酸化、盐碱化修复、土壤病虫害防治与保护农作物免受有害生物为害,将逐渐凸显其不可替代的作用。 07 生物农药的作物全程防控技术集成与应用 以生物农药为主的作物有害生物全程防控技术集成与应用。针对特定作物上可能发生的病、虫、草等制定出系统的防治方案,建立与应用以作物为主的全程病虫害生物农药防控技术体系,有效减少化学农药和化肥等投入品的使用,进而提升特色经济作物品质。 08 生物农药新剂型专用植保器械装备的应用研究 生物农药新剂型的研发应当遵循生物农药的特点,以安全、水基、控缓释、精准等为主,且应满足无人机施药的技术要求。植保无人机载液量较小,多采用低量喷洒技术,用水量少甚至可不用水,航空施药高度相对较低,飘移少,可空中悬停,与GPS系统配合,因此生物农药新剂型的研发应与上述特点相一致。 09 生物农药残渣综合利用及药肥水一体化研究 采用堆肥等方法处理生物农药残渣,并添加合适的微生物菌株,堆制出可防治多种植物病害的多功效有机药肥,以解决资源的循环利用。同时,将废物综合利用、农业措施与生物防治有机地结合起来,形成防治地下病虫害的一个新途径。 市场前景 随着中国“农产品安全和环境安全”战略需求的稳步推进,IPP理论(综合性农业生产与保护)也将越来越受到重视,而作为农业生产的重要投入品生物农药在IPP理论的实践中占有非常重要的地位,在解决上述生物农药产业发展关键瓶颈和重大发展难题的基础上,生物农药产业必将迎来新的发展机会,更应有其广阔的发展和使用的市场空间。
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    • 编译者:张毅
    • 发布时间:2024-12-03
    • 最新数据显示,2023年,全国农用化肥施用量5022万吨,比2012年下降14.0%,科学施肥用药水平不断提升;畜禽粪污综合利用率达78.3%,种养结合农牧循环格局加快建立;秸秆综合利用率达88%,肥料化、饲料化、能源化为主的多元利用方式提质增效;农膜处置率稳定在80%以上,科学使用回收机制日趋完善……我国农用化肥农药施用量连续7年保持下降趋势,农业面源污染综合防治取得积极成效。 施肥有了最高限量—— 立足源头治理,促进治存量、遏增量 每亩底肥30公斤、分蘖肥10公斤、拔节孕穗肥10公斤……翻开浙江省杭州市临安区太阳镇双庙村的化肥定额制示范区施肥方案,表格中清晰标注了水稻生长各阶段化肥投入的最高限量标准。 “偏施氮肥引起土壤板结,还会污染周边水体。我们通过试验对比,筛选出水稻最佳用肥技术模式,氮肥用量减少了10%以上。”化肥定额制项目实施方、杭州佳稷农业开发有限公司负责人余岳峰说。 “当前,我国农业面源污染防治正处在治存量、遏增量的重要关口。”农业农村部农村经济研究中心绿色发展团队首席专家金书秦介绍,农业面源污染往往具有分散性、不确定性和滞后性,是生态环境保护工作的突出难点。 立足源头治理,促进污染减量。2020年,临安区农林技术推广中心与浙江农林大学、临安区产品质量监测中心合作,针对水稻、茶树、雷竹、核桃等9种作物,制定发布了全国首个化肥定额制限量地方标准。 临安区农林技术推广中心副主任邬奇峰介绍,为加强施肥行为管控,当地一方面引导农资经营单位建立购销数据库和补贴档案,平台可自动识别购买用量是否触碰“红线”;另一方面推动规模主体签订承诺书,保留购买凭证、建立肥料施用档案,实现可追溯。目前,全区化肥定额制已推广25万亩,近5年减少化肥用量1380吨。 着眼顶层设计,推动系统发力。农业农村部科学技术司相关负责人介绍,当前,国家层面已编制全国畜禽粪肥利用种养结合、重点流域农业面源污染综合治理等专项规划,系统谋划重点领域、关键区域农业环境问题治理。全国布设241个农田氮磷流失国控监测点和500个农膜残留国控监测点,选取太湖、鄱阳湖、洞庭湖等区域,探索开展小流域农业面源污染监测,分析评估氮磷流失规律,加快构建农业生态环境监测“一张网”。 灌溉有了循环水网—— 瞄准重点领域、关键区域,综合研发优化技术 湖北省安陆市洑水镇车站村,一套智能化生态水网排灌系统,充分发挥农田固碳减排作用:通过农田水位控制闸门开合,可调节雨水、灌溉水等水体滞留时间;生态沟渠里,一丛丛水生植物拦截着农田排水中的污染物;田间灌溉尾水经多轮预处理后,流至农田排水水质水量综合平衡调控站…… 安陆市水域面积达1.7万公顷,农业面源污染治理点多面广。“运用生态学原理进行整体统筹设计,将区域沟渠水系联通形成‘活水’循环系统,是区域农村水系可循环、可监测、可控制的关键。”湖北省农业生态环境保护站站长樊丹说,这统筹解决了区域农田面源污染、农村生活污水、堰塘淤塞等突出环境问题,在全省已推广应用达60万亩。 农业面源污染综合防治,离不开科技支撑。农业农村部科学技术司有关负责人介绍,依托“十四五”国家重点研发计划重点专项,组织实施了典型农区氮磷迁移转化与面源污染调控等项目,强化综合防治技术供给。同时,实施农业绿色发展技术导则,发挥现代农业产业技术体系相关岗位科学家作用,推广绿色投入品和农业废弃物利用技术。 “实现污染防治区域全覆盖、可持续,仅靠单一技术难以达到目的,要因地制宜进行系统集成组装。在推广相关技术时还要充分考虑农户的接受程度。”中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员罗良国发现,农民往往更青睐土壤有机质提升、投入品减量等技术,在设计农业环境保护方案时,需要为农户提供更加灵活多元的选择和服务。罗良国建议,将农业补贴标准核算与采用环境友好型农业技术更紧密挂钩,提高各类生产经营主体参与绿色生产的积极性。 绿色投入品配套适用农机日益成为主流。在江苏省仪征市壮禾米业专业合作社,水稻用上了“侧深施肥+作物营养诊断精准施肥+无人机喷肥”技术模式。“通过新型农业经营主体示范推广,提高了绿色高效施肥技术到位率,越来越多农户认可并参与其中。”江苏省耕地质量与农业环境保护站农艺师仇美华说。 金书秦建议,要加快以调查、监测、评估技术为重点的联合攻关,完善农业面源污染监测体系,加强小流域尺度的农业面源污染形成机理研究;针对源头减量、过程拦截、末端治理等环节,研发优化化肥农药减量增效、污染阻滞降解、农业废弃物资源化利用等技术,不断提高科学治污水平。 农膜有了回收链条—— 全要素全链条推进,促进治理模式可持续发展 “1立方米废旧农膜可以在回收网点兑换7.5公斤新农膜,划算!”在甘肃省民勤县苏武镇元泰村,慧丰源农牧产销专业合作社理事长马尚福说,购买新农膜也有补贴,亩均可节省20—30元。 在甘肃邦德实业有限公司的万吨废弃膜清洗造粒生产线,旧农膜经过切割、漂洗、热熔、模压等流程,变成再生颗粒、滴灌带等产品。“废弃农膜‘变废为宝’,推动农业经济与生态效益实现双赢。”公司负责人李玉德说。 河西走廊气候干旱,农膜应用广泛。“加厚高强度农膜韧性好,揭膜时不易破损残留。”民勤县农业技术推广中心主任段振佼介绍,为促进更多农户使用加厚农膜,县里从农膜生产、回收到利用构建起全产业链闭环,通过价格补贴、技术服务、农机农艺结合等手段,让企业和农户“两头甜”,全县农膜回收利用率达到85%。 “农业面源污染治理具有长期性,农户和经营主体很难从中直接获益,往往缺乏持续投入的动力。”金书秦建议,通过机制创新加快转变农业发展方式,发展适度规模经营的复合种养、优化布局延链增值。 近年来,农业面源污染治理已逐渐从攻坚战转向持久战,从源头控制为主逐渐转向全过程监管。2023年3月,农业农村部办公厅印发《国家农业绿色发展先行区整建制全要素全链条推进农业面源污染综合防治实施方案》。“方案以长江、黄河流域为重点,遴选一批县(市、区)率先开展试点,探索整建制全要素全链条推进机制和有效路径。”农业农村部发展规划司有关负责人介绍。 放眼全国,从开展绿色种养循环农业试点,支持162个养殖大县整县开展畜禽粪污资源化利用,到在长江、黄河流域新建65个农业面源污染治理重点县,再到建设440个秸秆综合利用重点县,24个省份和新疆生产建设兵团试点推广加厚高强度农膜和全生物降解农膜……提升农业含绿量,增加发展含金量,随着一项项行动先后落地,农业绿色发展成效越来越显著。