科技日報(bào)記者 何星輝 策劃 趙英淑 滕繼濮
近日，新農(nóng)藥登記產(chǎn)品公告對外發(fā)布，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新批準(zhǔn)了7個(gè)農(nóng)藥有效成分，其中5個(gè)是生物農(nóng)藥。
這對于我國生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，是一個(gè)積極的信號。在政策加持和科技、資本助力下，我國生物農(nóng)藥“家族”日漸壯大，產(chǎn)品類型覆蓋殺蟲劑、殺菌劑及植物生長調(diào)節(jié)劑等，逐步成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的生力軍。
憑借低毒、環(huán)保的特性，生物農(nóng)藥被視為化學(xué)農(nóng)藥的理想替代品，但發(fā)展中卻面臨著“叫好不叫座”的困境，要打破生產(chǎn)難、推廣難、見效慢的局面，尚需各方協(xié)同發(fā)力。
期待越來越多的生物農(nóng)藥，從實(shí)驗(yàn)室走向田間地頭，為我國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展注入更強(qiáng)勁的動(dòng)力。
農(nóng)藥的“綠色轉(zhuǎn)身”
20世紀(jì)40年代初期，瑞士化學(xué)家米勒發(fā)明滴滴涕，開啟了化學(xué)農(nóng)藥時(shí)代。然而，隨著環(huán)保意識的提升，公眾對化學(xué)農(nóng)藥的審視愈發(fā)嚴(yán)格。
在中國工程院院士、貴州大學(xué)校長宋寶安看來，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)仍離不開農(nóng)藥。他將其比作保障糧食安全的重要“武器”，道理很簡單，作物和人一樣會生病，病了就需要藥物治療。
“我曾錯(cuò)誤地認(rèn)為，不施農(nóng)藥的茶葉，就是最干凈的?！辟F州省紫云縣土紅坡茶葉有限公司負(fù)責(zé)人衛(wèi)雨坦言，自己走過很多彎路，發(fā)現(xiàn)不用農(nóng)藥，茶園就會遭遇病蟲害肆虐。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國糧食作物病蟲草害年發(fā)生面積高達(dá)30畝次，經(jīng)濟(jì)損失超過千億元，與此同時(shí)，使用農(nóng)藥年防治面積60億畝次，“蟲口奪糧”挽回產(chǎn)量2800億斤。
農(nóng)藥的作用不可替代。
在生態(tài)文明日益受到重視的背景下，一些副作用強(qiáng)的化學(xué)農(nóng)藥逐步退出，截至2024年底，我國已公布禁限用農(nóng)藥80種，包括劇毒、高毒農(nóng)藥56種。
也正因?yàn)槿绱?，生物農(nóng)藥一經(jīng)出現(xiàn)就引起廣泛關(guān)注。
生物農(nóng)藥主要包括微生物農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥和生化農(nóng)藥，利用自然界中的生物或其代謝產(chǎn)物，來防治病蟲害。因其被認(rèn)為低毒、環(huán)保，正逐漸成為我國病蟲害防治的新選擇。
以中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所創(chuàng)制的阿泰靈為例，今年，針對黃淮海區(qū)域夏大豆病蟲害發(fā)生特點(diǎn)，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保團(tuán)隊(duì)在河南新鄉(xiāng)開展示范種植。經(jīng)專家組實(shí)測，在應(yīng)用綠色防控新技術(shù)的核心示范區(qū)，大豆畝產(chǎn)達(dá)263公斤，病蟲草害綜合防控效果超過85%。其中，阿泰靈-福萊菌肽全程防控單項(xiàng)技術(shù)增產(chǎn)8%，展現(xiàn)出良好的適用性與推廣前景。
“自2014年上市以來，阿泰靈在全國累計(jì)推廣應(yīng)用面積1億畝?！敝袊r(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所副所長陳昶介紹。
陷入“叫好不叫座”窘境
在一些人的眼中，生物農(nóng)藥堪比“綠色希望”。不過，從一開始，生物農(nóng)藥的發(fā)展之路就不平坦。中國中化集團(tuán)原資深高級專家劉長令，曾以“瞎貓碰到死耗子”形容生物農(nóng)藥研發(fā)之難。
農(nóng)藥創(chuàng)制是一項(xiàng)多學(xué)科集成的系統(tǒng)工程，耗資大、周期長。多年來，全球農(nóng)藥創(chuàng)制主要由美國、德國、瑞士等發(fā)達(dá)國家引領(lǐng)。
“和化學(xué)農(nóng)藥相比，生物農(nóng)藥的研發(fā)邏輯完全不同，看起來更‘大費(fèi)周章’?！眲㈤L令說。
研發(fā)邏輯差異源于兩者截然不同的機(jī)理。一些生物農(nóng)藥摒棄病蟲害防治的傳統(tǒng)老路，借鑒了疫苗的工作原理，誘導(dǎo)農(nóng)作物長出“抵抗力”。這樣，當(dāng)病毒或病菌試圖入侵時(shí)，農(nóng)作物會主動(dòng)構(gòu)筑防護(hù)墻，而不再是被動(dòng)“挨打”。
“生物農(nóng)藥的研發(fā)過程復(fù)雜，通常要先篩選出有效成分，再探索其應(yīng)用場景，不僅過程漫長，產(chǎn)品的針對性也往往較弱。”劉長令坦言，許多生物農(nóng)藥研發(fā)出來后，或因藥效不佳，或因成本過高，陷入“叫好不叫座”的窘境。
讓農(nóng)民接受生物農(nóng)藥，也需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所副研究員陳淑寧跟記者講了一個(gè)盆栽試驗(yàn)的故事。
在推廣阿泰靈時(shí)，很多農(nóng)戶半信半疑。無奈之下，陳淑寧和團(tuán)隊(duì)決定做個(gè)盆栽試驗(yàn)。他們用清水種了兩盆植物，一段時(shí)間后，施用阿泰靈的植物，根系更發(fā)達(dá)，長勢更好。
最終，農(nóng)戶被打動(dòng)了。然而，并非所有的生物農(nóng)藥都具有這樣有說服力的開場。
效果不佳是許多人對于生物農(nóng)藥的固有認(rèn)知，甚至生物農(nóng)藥常因此被質(zhì)疑是一種營銷噱頭，這也成為阻礙其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的一大阻礙。作為農(nóng)藥領(lǐng)域的后起之秀，生物農(nóng)藥顯然還需經(jīng)過大量試驗(yàn)示范，也需要科學(xué)的跟蹤和評價(jià)。
陳昶告訴記者，生物農(nóng)藥并非效果不佳，只是作用方式不像化學(xué)農(nóng)藥那樣快速直觀。這就好比西藥“立竿見影”，中醫(yī)更注重“治未病”，主張“標(biāo)本兼治”。這種差異性增加了生物農(nóng)藥的推廣難度。
市場數(shù)據(jù)也反映了生物農(nóng)藥的現(xiàn)實(shí)地位。2024年，灼識咨詢發(fā)布的《中國生物農(nóng)藥行業(yè)報(bào)告》顯示，我國農(nóng)藥生產(chǎn)仍以化學(xué)農(nóng)藥生產(chǎn)為主，生物農(nóng)藥市場規(guī)模為11.3%，預(yù)計(jì)到2027年將提升至21.5%。顯然，生物農(nóng)藥尚不能撼動(dòng)化學(xué)農(nóng)藥“中流砥柱”的地位。
即便從國際范圍來看，生物農(nóng)藥的市場規(guī)模也不盡如人意。劉長令透露，早在20世紀(jì)60年代，國際上就曾有人預(yù)言，在30年內(nèi)生物農(nóng)藥市場占有率將達(dá)60%，但時(shí)至今日，連10%都不到。“生物農(nóng)藥目前只能是一個(gè)補(bǔ)充，還無法完全替代化學(xué)農(nóng)藥?！彼f。
科技基石亟待夯實(shí)
生產(chǎn)難、推廣難、見效慢，只是表象。生物農(nóng)藥發(fā)展遭遇深層次瓶頸。
“往深處看，更關(guān)鍵的原因在于科技支撐不足?！标愱普f，在基礎(chǔ)研究、原創(chuàng)能力、生產(chǎn)工藝與成本控制等方面，生物農(nóng)藥依然存在很多亟待破解的難題。
生物農(nóng)藥的有效成分，大多來源于自然界中的生物資源。生物資源種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此從收集與鑒定，到有效成分篩選，再到進(jìn)一步理清科學(xué)機(jī)理，并研發(fā)出具有核心競爭力的生物農(nóng)藥，無疑需要開展大量的基礎(chǔ)研究工作。
目前，我國在這一領(lǐng)域的研究尚不充分，生物農(nóng)藥有效成分的發(fā)現(xiàn)效率偏低，其作用機(jī)制仍有待闡明。
生產(chǎn)過程同樣面臨重重挑戰(zhàn)。生物農(nóng)藥涉及生物發(fā)酵、提取、純化等多個(gè)環(huán)節(jié)，工藝復(fù)雜且標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。如果沒有成熟的工藝，就容易造成產(chǎn)品穩(wěn)定性差、成本居高不下的局面，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
而市場主體薄弱、創(chuàng)新能力不足，則導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，與國際先進(jìn)水平存在差距。先正達(dá)、拜耳、巴斯夫等跨國企業(yè)，近年來紛紛加大生物農(nóng)藥布局。這些企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和市場推廣能力強(qiáng)，在發(fā)展生物農(nóng)藥上具有先發(fā)優(yōu)勢，客觀上也激發(fā)了生物農(nóng)藥的市場熱情。
反觀國內(nèi)，我國僅有數(shù)百家生物農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)，生物農(nóng)藥制劑產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。數(shù)據(jù)顯示，截至2023年5月，我國登記農(nóng)藥產(chǎn)品約4.5萬個(gè)，其中生物農(nóng)藥產(chǎn)品2048個(gè)，占總量的4.5%。
“規(guī)模化企業(yè)數(shù)量少、市場份額小?！眲㈤L令表示，在我國生物農(nóng)藥領(lǐng)域，企業(yè)科技創(chuàng)新主體作用尚未充分發(fā)揮，研發(fā)投入和創(chuàng)新能力不足，制約了生物農(nóng)藥技術(shù)的快速創(chuàng)新和產(chǎn)品迭代升級。
“目前，生物農(nóng)藥發(fā)展的人才支撐，確實(shí)比較薄弱?！标愱浦毖?，短期內(nèi)沒有大產(chǎn)出、拿不出大成果、做不了大文章，客觀上就難以吸引大科學(xué)家和頂尖人才團(tuán)隊(duì)。
與此同時(shí)，生物農(nóng)藥研發(fā)中的“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制尚不完善，高校與科研機(jī)構(gòu)的研究成果，常與企業(yè)實(shí)際需求脫節(jié)。另一個(gè)現(xiàn)實(shí)是，當(dāng)前我國的生物農(nóng)藥，仍缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)與產(chǎn)品，多數(shù)產(chǎn)品依賴對國外技術(shù)的仿制或改進(jìn)，難以滿足市場需求。
“當(dāng)前這些問題都有待加大科研投入，以堅(jiān)實(shí)的科技支撐助推生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍?！标愱茝?qiáng)調(diào)。
發(fā)展不能顧此失彼
2007年，我國首次將生態(tài)文明建設(shè)納入國家發(fā)展戰(zhàn)略?！熬G色農(nóng)藥”概念開始普及。
大部分生物農(nóng)藥被視為“綠色農(nóng)藥”，受到了前所未有的關(guān)注與重視。中國農(nóng)藥發(fā)展與應(yīng)用協(xié)會會長周普國表示，近年來，國家高度重視生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在多份重要文件中將其列為重點(diǎn)支持領(lǐng)域。
從“推廣生物農(nóng)藥替代化學(xué)農(nóng)藥”進(jìn)入國家行動(dòng)方案，到優(yōu)化華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等高校創(chuàng)建生物農(nóng)藥科技創(chuàng)新平臺，再到組織科研院所、高校和優(yōu)勢企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)，近年來，在科技部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、教育部等部門的聯(lián)合推動(dòng)下，我國生物農(nóng)藥研發(fā)和應(yīng)用取得系列新突破，形成了多類型生物農(nóng)藥體系和完整產(chǎn)業(yè)鏈，一批生物農(nóng)藥成功走向市場。
陳昶認(rèn)為，要充分認(rèn)識到我國生物農(nóng)藥發(fā)展正處于關(guān)鍵爬坡期，除與國外生物農(nóng)藥巨頭比拼技術(shù)和產(chǎn)品，還需加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，大力推動(dòng)場景應(yīng)用，探索基于生物防治的綠色防控體系。
貴州的實(shí)踐提供了良好范例。該省43個(gè)產(chǎn)茶縣的茶園綜合防控效果超過85%，農(nóng)藥使用量減少約30%，茶青產(chǎn)量提高20%以上。2024年，貴州茶產(chǎn)業(yè)綜合產(chǎn)值從2011年的51億元快速增長到970億元。這背后離不開宋寶安團(tuán)隊(duì)生物防治、生態(tài)調(diào)控、以草抑草等綠色防控技術(shù)的推廣應(yīng)用。
劉長令強(qiáng)調(diào)，發(fā)展生物農(nóng)藥不能顧此失彼，一些高效、低毒、低殘留的化學(xué)農(nóng)藥，同樣屬于“綠色農(nóng)藥”。生物農(nóng)藥與化學(xué)農(nóng)藥應(yīng)該強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，這樣效果會更好。
近年來，隨著高毒化學(xué)農(nóng)藥品種被明令禁止，政策的剛性約束和市場的價(jià)值認(rèn)同，驅(qū)動(dòng)著傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的轉(zhuǎn)型，烯肟菌胺、丁香菌酯等低毒化學(xué)農(nóng)藥相繼面世。
劉長令說，一些國外大公司把來自天然產(chǎn)物中的活性成分改造為化學(xué)農(nóng)藥，在降低成本的同時(shí)提升性能。這意味著，生物農(nóng)藥和化學(xué)農(nóng)藥并非涇渭分明，兩者可以取長補(bǔ)短、融合發(fā)展。他認(rèn)為不管是化學(xué)農(nóng)藥還是生物農(nóng)藥，只要具備安全性高、效果好、成本低等要素的，都應(yīng)該稱作“綠色農(nóng)藥”。
合成生物學(xué)、基因編輯等新技術(shù)的興起，為生物農(nóng)藥的發(fā)展帶來了新機(jī)遇。中國工程院院士、浙江工業(yè)大學(xué)教授鄭裕國在第十五屆農(nóng)藥高質(zhì)量發(fā)展高層論壇上指出，合成生物學(xué)與生物制造是引領(lǐng)農(nóng)藥生產(chǎn)模式綠色變革的核心引擎，為農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)提供了從“化學(xué)制造”到“生物制造”的轉(zhuǎn)型路徑。
生物基因庫資源的發(fā)掘，對于生物農(nóng)藥至關(guān)重要。目前，國內(nèi)企業(yè)建立起全球最大、生物多樣性最高的微生物菌種庫和基因元件庫，保存了超27萬株具有自主知識產(chǎn)權(quán)的微生物菌株。這為生物農(nóng)藥的研發(fā)，提供了強(qiáng)大動(dòng)力源。
生物農(nóng)藥的創(chuàng)制需要整合生物學(xué)、化學(xué)、藥理學(xué)等多學(xué)科知識和技術(shù)，跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)協(xié)作尤為關(guān)鍵。陳昶呼吁國家層面針對生物農(nóng)藥的特性、類別、評價(jià)等制定一套標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)人才聚集和成果不斷涌現(xiàn)。
2020年，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)依托植物保護(hù)學(xué)科優(yōu)勢，在全國率先設(shè)立“生物農(nóng)藥科學(xué)與工程”專業(yè)，讓人們看到了學(xué)界在加大生物農(nóng)藥人才支撐方面的努力。
“生物農(nóng)藥的春天要來了！”陳昶判斷，未來十年，生物農(nóng)藥的市場份額有望持續(xù)攀升，助力我國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。
來源：科技日報(bào)
