科技日報記者 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)村部新批準了7個農(nóng)藥有效成分，其中5個是生物農(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，從實驗室走向田間地頭，為我國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展注入更強勁的動力。
農(nóng)藥的“綠色轉(zhuǎn)身”
20世紀40年代初期，瑞士化學家米勒發(fā)明滴滴涕，開啟了化學農(nóng)藥時代。然而，隨著環(huán)保意識的提升，公眾對化學農(nóng)藥的審視愈發(fā)嚴格。
在中國工程院院士、貴州大學校長宋寶安看來，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。
“我曾錯誤地認為，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責人衛(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)計數(shù)據(jù)顯示，我國糧食作物病蟲草害年發(fā)生面積高達30畝次，經(jīng)濟損失超過千億元，與此同時，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，一些副作用強的化學農(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。
也正因為如此，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)科學院植物保護研究所創(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，中國農(nóng)業(yè)科學院植保團隊在河南新鄉(xiāng)開展示范種植。經(jīng)專家組實測，在應用綠色防控新技術(shù)的核心示范區(qū)，大豆畝產(chǎn)達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，阿泰靈在全國累計推廣應用面積1億畝?！敝袊r(nóng)業(yè)科學院植物保護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)制是一項多學科集成的系統(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)達國家引領(lǐng)。
“和化學農(nóng)藥相比，生物農(nóng)藥的研發(fā)邏輯完全不同，看起來更‘大費周章’?！眲㈤L令說。
研發(fā)邏輯差異源于兩者截然不同的機理。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，誘導農(nóng)作物長出“抵抗力”。這樣，當病毒或病菌試圖入侵時，農(nóng)作物會主動構(gòu)筑防護墻，而不再是被動“挨打”。
“生物農(nóng)藥的研發(fā)過程復雜，通常要先篩選出有效成分，再探索其應用場景，不僅過程漫長，產(chǎn)品的針對性也往往較弱?！眲㈤L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，也需要一個循序漸進的過程。
中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所副研究員陳淑寧跟記者講了一個盆栽試驗的故事。
在推廣阿泰靈時，很多農(nóng)戶半信半疑。無奈之下，陳淑寧和團隊決定做個盆栽試驗。他們用清水種了兩盆植物，一段時間后，施用阿泰靈的植物，根系更發(fā)達，長勢更好。
最終，農(nóng)戶被打動了。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)過大量試驗示范，也需要科學的跟蹤和評價。
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)實地位。2024年，灼識咨詢發(fā)布的《中國生物農(nóng)藥行業(yè)報告》顯示，我國農(nóng)藥生產(chǎn)仍以化學農(nóng)藥生產(chǎn)為主，生物農(nóng)藥市場規(guī)模為11.3%，預計到2027年將提升至21.5%。顯然，生物農(nóng)藥尚不能撼動化學農(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60年代，國際上就曾有人預言，在30年內(nèi)生物農(nóng)藥市場占有率將達60%，但時至今日，連10%都不到?！吧镛r(nóng)藥目前只能是一個補充，還無法完全替代化學農(nóng)藥?！彼f。
科技基石亟待夯實
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。”陳昶說，在基礎研究、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)復雜，因此從收集與鑒定，到有效成分篩選，再到進一步理清科學機理，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、純化等多個環(huán)節(jié)，工藝復雜且標準嚴格。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，則導致產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，與國際先進水平存在差距。先正達、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，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)量遠遠不夠。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，其中生物農(nóng)藥產(chǎn)品2048個，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，確實比較薄弱。”陳昶直言，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家和頂尖人才團隊。
與此同時，生物農(nóng)藥研發(fā)中的“產(chǎn)學研用”協(xié)同創(chuàng)新機制尚不完善，高校與科研機構(gòu)的研究成果，常與企業(yè)實際需求脫節(jié)。另一個現(xiàn)實是，當前我國的生物農(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，難以滿足市場需求。
“當前這些問題都有待加大科研投入，以堅實的科技支撐助推生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)質(zhì)的飛躍?！标愱茝娬{(diào)。
發(fā)展不能顧此失彼
2007年，我國首次將生態(tài)文明建設納入國家發(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支持領(lǐng)域。
從“推廣生物農(nóng)藥替代化學農(nóng)藥”進入國家行動方案，到優(yōu)化華南農(nóng)業(yè)大學等高校創(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)合推動下，我國生物農(nóng)藥研發(fā)和應用取得系列新突破，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。
陳昶認為，要充分認識到我國生物農(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，還需加強頂層設計，大力推動場景應用，探索基于生物防治的綠色防控體系。
貴州的實踐提供了良好范例。該省43個產(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隊生物防治、生態(tài)調(diào)控、以草抑草等綠色防控技術(shù)的推廣應用。
劉長令強調(diào)，發(fā)展生物農(nóng)藥不能顧此失彼，一些高效、低毒、低殘留的化學農(nóng)藥，同樣屬于“綠色農(nóng)藥”。生物農(nóng)藥與化學農(nóng)藥應該強強聯(lián)合，這樣效果會更好。
近年來，隨著高毒化學農(nóng)藥品種被明令禁止，政策的剛性約束和市場的價值認同，驅(qū)動著傳統(tǒng)化學農(nóng)藥的轉(zhuǎn)型，烯肟菌胺、丁香菌酯等低毒化學農(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農(nóng)藥，在降低成本的同時提升性能。這意味著，生物農(nóng)藥和化學農(nóng)藥并非涇渭分明，兩者可以取長補短、融合發(fā)展。他認為不管是化學農(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，都應該稱作“綠色農(nóng)藥”。
合成生物學、基因編輯等新技術(shù)的興起，為生物農(nóng)藥的發(fā)展帶來了新機遇。中國工程院院士、浙江工業(yè)大學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)，提供了強大動力源。
生物農(nóng)藥的創(chuàng)制需要整合生物學、化學、藥理學等多學科知識和技術(shù)，跨學科的團隊協(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、評價等制定一套標準，推動人才聚集和成果不斷涌現(xiàn)。
2020年，山西農(nóng)業(yè)大學依托植物保護學科優(yōu)勢，在全國率先設立“生物農(nóng)藥科學與工程”專業(yè)，讓人們看到了學界在加大生物農(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
