自动化农药剂型研究思考.docx

1、自动化农药剂型研究思考自动化农药剂型研究思考.txt婚姻是键盘，太多秩序和规则；爱情是鼠标，一点就通。男人自比主机，内存最重要；女人好似显示器，一切都看得出来。 本文由panda0140贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 审园蓐季溘提 ，（）： 。 自动化农药剂型研究思考 赵永发，刘绍文，张亚，柏海玲，戴良英 （湖南农业大学生物安全学院，长沙） 摘要：笔者主要描述了自动化农药剂型的定义、优点，依据自动化农药剂型的特点，分别从农药荆 型本身、昆虫信息素、生物技术、转基因、生物反应器、遥感技术、自动消解等方面探讨了自动化农 药剂型开发的途径、

2、影响因子、可能存在的问题及对策。通过分析认为：自动化农药剂型是一种智 能化农药剂型，这种农药荆型能自动识别有害生物，并及时释放农药将有害生物控制在经济危害 水平以下，不仅环保、经济、节省劳力、节约成本，而且能大大提高工作效率，是未来农药剂型的发 展方向。中国在自动化农药费型研究方面还是一片空白，而要实现这个目标，还需要深入研究。 最后笔者对自动化农药剂型进行了展望。 关键词：自动化；农药剂型；研究 中图分类号：￥ 文献标识码： ， ， ， ， （吖咖秒 血， ） ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ：， ， 目前，随着人们对保护环境的重视以及可持续发 展的需要，国内外农

3、药的剂型正朝着水基性、粒状、缓 释、多功能及省力化的方向发展【。一些安全、经济、 省力的剂型正在研究并已有应用，他们将代替那些对 环境污染严重、毒性高、用量大的剂型。过去占统治地 颗粒剂（鼬愈来愈受到冲击。然而，由于农药剂型 设计不精确，导致农药使用过量或者不精确，致使作物 或动物中毒事件常有发生。如果农药的使用量比较精 确且在生物允许的范围内，就不会表现出毒性。为此， 人们开展了这方面的研究，日本曾经利用温度、水分或 光照等自然因素为刺激信息，传递给药剂后才放出有 位的剂型一乳油（）、可湿性粉剂（、）、粉剂（）和 第一作者简介：赵永发，男，年出生，在读硕士，主要从事植物病理学研究。通信地址：

4、湖南农业大学生物安全科学技术学院， ：。 通讯作者：藏良英，男。年出生，博导，教授，主要从事分子植物病理学研究。通信地址：湖南农业大学生物安全科学技术学院。 ：劬。 收稿日期：。修回日期：。 万方数据 ? 中圄农学通报： 力、感知有害生物的敏感性、及时释放毒剂杀死有害生 物的准确性、主动消解的能力等是农药剂型自动化研 究的热点，也是剂型研究中比较难控制的因子，因此， 必须下大力气开展研究。特别是农药剂型自动识别有 害生物并及时释放药剂的能力，是农药剂型自动化研 究的决定环节。其次是农药内部之间各个因子之间的 协调性，一种好的农药剂型不仅内部兼容性好，而且省 力省时安全环保又对环境友好。假如其内

5、部各个因子 不协调，不是不能发挥农药剂型的自动化功能，就是对 环境造成危害，影响农药的正常使用。潘立刚等比 较详细的讲述农药种衣剂内部各个因子的重要性，吴 文君也指出农药内部因子对有害生物的湿展性、渗 透性及农药混剂兼容性问题等对农药自动化剂型的开 发具有重要的指导意义。 利用昆虫信息素技术 性信息素义称昆虫的外激素，简称性诱剂。在自 效成分的制剂为定时释放剂。即将有效成分的释放与 作物生长或防治对象的环境需求相配合，使之充分有 效地利用农药。如聚丙烯酸。以。脂肪醇酯中的 。托。脂肪醇侧链的熔点为，利用该侧链在 此温度范围的熔化和结晶来控制农药的释放。中国 的申继忠朱昌雄胪，也曾对微生物制剂做

6、精辟的分析， 查友贵还提出过农药剂型智能化做过详细的描述， 但至今没有见到类似报道的相关研究。因此，笔者在 前人研究报道的基础上提出了一种能自动感知有害生 物生存环境的一系列信息参数并能根据感知的参数自 动释放化合物的农药新剂型，并进行了系统分析，以期 对农药新剂型的研究提供新的思路，如果这种新剂型 能够转化为生产力，将能大大提高农药的生命力。 自动化农药剂型概况 自动化农药剂型 农药剂型自动化是指通过利用微生物技术、气候 因素、生物信息素、卫星遥感技术、技术转基因技 术等途径，发明一种能主动识别有害生物生殖发育规 律、发生危害规律、活动规律等有关信息，且能依据这 些规律积极采取措施，在最有效

7、的时间内处理有害生 物，达到精确控制有害生物的目的的新型农药剂型。 具备这种特性的农药剂型称为自动化农药剂型。 自动化农药剂型优点 自动感知性具有感知有关有害生物信息且根据 这些信息采取相应措施，控制有害生物的功能。 自动识别性能够识别搜索有害生物并主动向 有害生物进攻或使药剂直接到达其作用部位控制有害 生物。 高度准确性药剂施用动机明确有害生物甚至有 害生物的具体作用部位。 作业高效率性其最终目标是以最少用药量控 制有害生物，大大减少农药的损耗，提高农药的利用 率，达到节药高效的功能。 省时省力性由于这种药剂具备自动识别自动 释放农药的功能，不需要满负荷、高强度劳动，因此，节 约时间和劳动力

8、。 无污染性这种农药剂型高度集约化、高度精确 性，节约农药，不会过多的释放农药，所以不污染环境。 自动化农药剂型的途径 农药剂型自身因素 在创制自动化农药剂型时，其本身因素起着至关 重要的作用，主要体现在两个方面：一方面是其本身的 理化性质；另一方面是其本身各个要素之间的协调 性。当农药释放于田间后，其本身的粘附性、湿展能 然界中很多昆虫依靠释放化学物质一性信息素与雄蛾 取得联系，从而达到延续后代的目的。科学家们利 用了这一特性研制出了昆虫性信息素，而且人们利用 昆虫信息素在田间防治上也取得一定的成绩。在病虫 害预测预报方面，全世界已经应用的昆虫近百余种。 在世纪年代，美国和加拿大成功地利用昆

9、虫 性信息素进行种子园虫情预报】；在生物防治方面， 已经广泛使用昆虫性信息素诱导有害生物聚集或者干 扰昆虫的交配活动；但是，如何利用性信息素与其它农 药联用技术创制农药新剂型是一项新技术，该技术主 要是用性信息素诱捕器引诱雄蛾，使被引诱雄蛾沾染 病毒、原生动物或化学不育剂后仍返回田间，该种雄蛾 通过与田间雌蛾交配而使病毒蔓延，导致整个种群产 生流行病；接触过化学不育剂的雄蛾通过交配使雌 娥产生的子代不育。采用性信息素与生物农药相结台 的使用技术发挥了二者的长处，然而这项技术还不成 熟，是目前致力发展的新课题”。前苏联采用性不育 诱捕器防治一种葡萄卷叶蛾，每公顷果园仅设置个 性不育诱捕器即能达到

10、明显的防治效果，不育率高 达，其效果相当于施用化学农药。 微生物技术因素 微生物技术主要是通过在农药剂型中加入有微生 物的活性自动感知有害生物活动规律、危害规律、发生 特点等主动向有害生物发起进攻，从而使有害生物得 到控制。在世纪年代人们已经开发出许多微生 物农药剂型如：年申继忠等讲述细菌杀虫剂刚； 年张光裕等讲述病毒杀虫剂“；年 讲述真菌杀虫剂白僵菌和绿僵菌【哪；年李扬汉等 万方数据 赵永发等：自动化农药剂型研究思考 ? 讲述真菌除草剂：年， 讲述线虫杀虫 人们利用抗体与抗原的相互识别性成功进行检测各种 病毒如张国强指出使用检测狂犬病病毒有一 定的研究价值；赵战勤嘲应用技术对猪体内支 气管败

11、血波氏杆菌效果明显；曾得意建立了 方法测定精喹禾灵，提高了检测的效率：宋江峰鲫认为 必将在农药食品检测中得到广泛的应用等。根 据已经有的研究成果，可以使用抗体与抗原相互识别 提高自动化农药剂型的智能型。 基因与基因的识别 佛洛尔（，）经历十 剂等呻彳寻到广泛的应用。在线虫制剂方面【蚴昆虫病 原线虫依靠来自寄主本身或其它物质的化学刺激来寻 找寄主。寄主粪便散发出的气味或寄主呼吸产生的 对侵染期线虫具有引诱作用。昆虫排泄物中的尿 酸、黄嘌呤、尿囊素、氨和精氨酸等对线虫具有引诱效 果。培养温度、线虫本身的共生菌及植物汁液都对吸 引线虫有影响。线虫侵入寄主后，和共生菌共同作用， 在 内能杀死寄主，也取

12、得一定进展。但是微生物 制剂是农药剂型自动化的前身，为农药剂型自动化研究 奠定了基础，下步如何使农药剂型具有活性和灵性， 就要就要深入研究微生物的生物活性、农药内部各因子 对微生物的兼容性、微生物本身或其次生物质对有害生 物的诱导或刺激作用为农药剂型自动化打下实践基础。 转基因因素 自从转基因技术问世以来，它以迅猛的速度向各 个领域扩散，通过基因重组将植物、动物、微生物的基 因相瓦转移，无论是增加生物体内原来没有的基因或 是更换与减少生物体内原有的基因种类，都是改变物 种，给人类科学研究开辟了新途径。人们已经成功地 在农作物上开发出转基因玉米、小麦、棉花、大豆等农 作物，然而，在农药学领域，如

13、果能利用转基因技术创 制转基因农药，将能大大提高农药剂型的自动化性。 在农药中加入能识别有害生物信息素的基因或者加入 能消除有害生物抗性位点的基因或者同时加入多种多 功能活性基因，将能农药剂型的研究打开更广阔的发 展空间。众所周知，农作物与有害生物经过长期的共 同演化。在演化的过程中，已经产生了抗有害生物的 基因。但是，在人工长期训养下，农作物的抗性得不到 表达，而被隐藏了起来。如果使用多功能转基因农药， 不仅能使有害生物取食基因得到控制，而且可以给予 作物一定的刺激，使其抗性基因表达，达到控制有害生 物的目的。同时，多年的研究表明：细胞的凋亡可以 由基因来控制。如果使用多功能转基因农药，能诱

14、导 有害生物细胞发生癌变，也将农药剂型的研究范围进 一步扩大。当然，新技术的产生，需要时间、精力、资金 等许多难以预料的困难，但随着科学技术不断进步，人 类对自动化农药剂型追求的提高，这种能携带多种基 因的多功能转基因农药也许能够实现。 生物反应器 人们利用生物反应器进行科学研究已经得到广泛 应用。 抗体与抗原的识别 抗原是异己的东西或自身 组织。抗体是机体为排除抗原而产生的免疫球蛋白。 余年对亚麻一亚麻锈病（ ）体系的研究， 在年提出基因对基因假说：在具有一个抗病基因 （抗不含毒性基因的小种）的亚麻品种上，病菌小种杂 种中出现一对因子的分离比；在具有个、个或 个抗病基因的品种上，病菌杂种中相

15、应出现对、 对或对因子的分离比。这说明：对应于寄主方面的 每一个决定抗病性的基因，病菌方面也存在一个决定 致病性的基因。寄主一寄生物（病原物）体系中，任何 一方的每个基因，都只有在另一方面相对应的基因的 作用下才能被鉴定出来。通过基因对基因识别功能， 对药物进行修饰和识别，主动寻找控制有害生物或组 织而不消灭正常组织，从而控制有害生物。 酶与底物的反应林锦霞利用克隆测序短小 芽孢杆菌（）木聚糖酶基因，在同源建模 所得三维结构的基础上寻找底物结合可能的活性口 袋，用计算机模拟其与底物木聚糖的对接，预测酶与催 化反应过程的关键氨基酸残基，所得的信息对木聚糖 酶的定向改造有重要意义。 遥感技术 遥感

16、技术是近年来迅速发展起来的新兴学科，目 前遥感技术已经成功应用在军事、科学探测、通讯、气 候监测等领域。同样，人们也已经在农业方面普遍使 用遥感技术从事农业生产，韦真博口利用红外遥感设 计一种自动喷雾系统；杨恍卅使用遥感技术自动获取 玉米地专题信息：罗红霞坨利用遥感设计一种土壤分 类方法；如果能将遥感技术应用在农药学领域将会引 起，农药的突飞猛进。我们可以试着利用卫星遥感技 术监测有害生物活动时期，然后将有害生物活动信号 传送到具有感知能力的农药，这种农药就会迅速做出 反映及时释放毒剂将有效控制有害生物。 自动消解功能 农药剂型自动化也要求其具备环保功能，既不 能破坏自然生态平衡，又不能对人类

17、生产和生活造 成污染。因此，在自动化农药剂型开发中不仅考虑 农药剂型的感知性、自动化性，又要顾及农药在自动 万方数据 ? 审围农爹溢报： 上万的高科技人才确保农药剂型开发的可持续性；其 次是要认识到开发的长期性复杂性，世界上每一项发 明创造都经历了复杂的探索过程，不是说做立即就能 做成的，有的事物需要经历十几年、上百年、甚至几个 世纪。开发农药自动化剂型也是这样，需要漫长的探 索过程，在开发的每个环节都有可能花费几年甚至几 十年，因此，必须树立长期奉贤科学研究事业的思想， 不断经历失败重复重复再重复的过程才能成功；再次， 就是这种农药新剂型的开发需要投入大量的资金，以 保证购买先进精密设备、购

18、买原材料、购买器材等，正 是由于开发的长期性、不确定性，因此开发需要的资金 较大，风险高。 剂型加工工艺更加精确化 农药自动化剂型加工更加精确化，要求的各项技 术参数比较苛刻，加工工艺也更加准确化复杂化。其 中作为农药自动化剂型一部分，微生物农药剂型加工 最能说明这样的问题弘，。特别是活体微生物农药。首 先，微生物是不溶于水的生物体，其颗粒大小可以从不 足 （颗粒病毒）到 以上（线虫），这种颗 粒性的疏水性直接影响制剂的润湿性、分散性和悬浮 性等物理性能。其次，作为生物体，微生物对外界环境 因素如温度、湿度和光照等比较敏感，制剂贮存稳定性 差，作用速度慢，田间持效期短；所以在选择助剂时除 需考

19、虑制剂理化性能的要求外，还要考虑选择一些特 殊助剂，如防光剂、增效剂等。再者，微生物作为活体， 与各种助剂的相容性一般比化学农药差，某些助剂可 能完全不能使用，因此选择助剂时要注意与活体微生 物的相容性。 准确的环境条件 近年来，人们在研究精确农业方面取得一定成绩 王树文柏利用计算机视觉技术实现番茄损伤自动检 查，据”报道，英国开发研制的采摘蘑菇机器 人，在定位蘑菇采摘点和测量时，已经利用了计算机视 觉和图像处理技术。徐云伦也指出黑龙江省农垦总 局年，引进的美国凯斯公司的轴流谷物联合 收割机，并安装了一套精准农业系统。凯斯轴流 谷物收割机精准农业系统由卫星接受天线（全球定位 系统、差分全球定位

20、系统）、通用卫星信号 接受器、产量检测器、前进速度传感器、净粮升运器轴 速传感器和数据卡及图形软件等组成，用来动量测定 土壤中有机质，然后根据有机质含量，实施耕作的深 度，效果较好。当然对于自动化农药剂型高度自动化 性，需要较敏感的高度感知的环境技术参数，这些参数 在剂型自动化过程中起着指挥棒作用，一旦适宜有害 化过程中不必要的污染。在农药使用后，自动化农 药剂型能感知有害生物危害的各个因子及时释放毒 素打击靶标生物并对寄主植物、有益生物、人及其它 生物没有毒害或者残留；或者是农药剂型作用于有 害生物后能自动降解、不使有害生物产生抗性、过了 有害生物危害时期能及时消除等高度专一高度消解 的农药

21、新剂型。 影响因子 环境中的气候因子光照、温度、湿度、水分等能对 自动化农药剂型起着直接的调节作用，是自动化农药 剂型的指挥者，当环境中的气候因子适宜有害生物大 发生时，自动化农药剂型也会根据气候因子参数释放 药剂使有害生物控制在有效的范围之内。当然，如果 一个季节有多个主要有害生物发生时，就应该设计一 种具有多功能感知有害生物危害作用不同时期的物候 因子的自动化农药剂型及时控制有害生物。这就要求 精确设计方案，目前，在实现精确农业变量施肥技术研 究方面，和 对变量 施用液态和肥作了研究。得出应用变量施肥技术 可以减少产量变化的差异，提高产量和增加回报【。 和等研究开发了一个数字控制 计量装置

22、，用于水灌溉和化学药剂的喷洒作业【】。 和等研究开发了一个装备的 液态有机肥施用系统，该系统以开关的形式控制肥料 的使用量，能够实现在水井、路障、河流等处控制不施肥， 在耕作土地上控制施肥刚。 和 研究了一个移动式的变量喷药系统【】。 和等使用脉冲宽度来调节控 制施用液态氨肥流量【】。张书慧口刀根据前人的经验利 用定位系统将土壤中所有信息输入卡上，然 后传送给机器进行精确施肥取得一定效果：在医学领 域，人们已经成功利用栓剂，起到局部治疗的作用。 还有一种制剂是胃部滞留控制装置，开始药剂在胃内 吸水膨胀，形成一个充水小球。由于其体积过大而不 能被胃排空，所以，它可以在胃中根据病情气候因子及 时释

23、放药物，直到多聚物被分解完为止【。因此，许多 医学上的先进经验，对于农药剂型研究具有重要的引 导意义。 自动化农药剂型可能存在的问题 开发的难度大。风险高 农药自动化剂型的开发是一个复杂的系统工程。 首先，要开发这种高度灵敏的农药剂型需要大量的高 科技人才做智力保证，没有专业人才做保证农药剂型 开发就会变成空话，必须千方百计地想办法培养成千 万方数据 赵永发等：自动化农药剂型研究思考 ? 生物大发生的环境因子出现，这种剂型就会自动释放 毒剂控制有害生物；或者多功能自动化农药剂犁依据 有害生物活动的气候因子指标，在不同的气候因子作 用下能释放出不同的毒剂；因此，准确的环境技术参数 是农药剂型自动

24、化的先决条件。 生态平衡问题 据 研究，如以有害生物靶标的实 际受药量计，在大规模农田施药过程中大约不超过田 间用药量的，但多数情况下则不超过绝大部 分均“脱靶”，以多种方式进入环境和散落在非靶标生 物上。而自动化农药剂型能准确感知有害生物危害规 律，并以有害生物作为靶标，因此能精确消灭有害生 物。这样会不会引起新的生态平衡，也值得关注。比 如：杀死了目标有害生物，会不会导致生物圈食物连紊 乱，引发次要生物升为主要有害生物。 对策 制定相关政策，鼓励自主研发新剂型 要实现自动化农药剂型就必须从大局和长远出 发，制定农药剂型开发手册，限制使用含有害溶剂的液 体剂型和农田直接喷撒用粉剂的应用和生产

25、，用限制 有机氯农药那样的办法对农药剂型发展正确导向。大 力扶持、鼓励有研发能力的企业逐步由农药剂型仿制 向农药剂型创制转变，增强企业自主研发能力，努力实 现自动化农药剂型。 积极探索自动化农药剂型技术 目前，朱伯权州通过研究认为智能精确喷雾技术 能根据不同的作物对象，随时调整变量喷施农药。这 一技术应用目前可分为两种：一种是基于全球定 位系统；一种是基于实时传感器技术。主要根据收集 到的作物图像、激光、超声波及红外光信号，判断农作 物形状、位置，控制喷嘴位置和喷雾电磁阀开启，进行 “有靶标时喷雾，无靶标时不喷雾”作业方式，极大减少 或基本消除了农药喷到靶标以外的可能性。智能精确 喷雾技术可节

26、省施药液量嗍。而自动化农 药剂型技术是一套值得探索的新技术，可能不同的农 药品种就有不同的一套技术如在制作自动化农药剂型 时，要考虑多方面因素：除考虑农药的本身问题外，必 须考虑农药与微生物、病毒、线虫、各种助剂之间的结 合问题，既要考虑农药加工方便问题，又不能使各种活 性物质丧失活性；还要考虑农药剂型本身与有害生物 的相适应性，应该生产水剂的生产水剂，应该生产烟剂 的生产烟剂；况且不同的作物又有不同的病虫害，这样 积极探索就打开了研发视野，为自动化农药剂型研究 注入了生机和活力。 多方筹集资金，加大科技经费投入，降低开发风险 开发一种农药剂型新品种，需要耗费大量的资 金。国外每开发一种农药新品种需要花费