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我国生物源农药的登记和发展现状 qrcode

2019-01-29

作者:王以燕,袁善奎,苏天运,张一宾 
 
在2017年11月1日实施的《农药登记资料要求》(以下简称《要求》)中,虽然没有明确生物源农药或生物农药的定义,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,其中后面3类属于生物源农药。

农用抗生素是通过微生物发酵生产的,虽然也属于生物源农药,但在登记资料要求方面,除部分试验项目因产品特殊性质无法提供外(可申请减免),其他基本等同于化学农药,目前世界上其他国家几乎没有将此作为生物农药对待。由于农用抗生素很多品种如阿维菌素(abamectin)、井冈霉素(jingangmycin A)等在农业生产中用量较大,国内还有很多新品种如宁南霉素(ningnanmycin)、嘧啶核苷类抗菌素等,在某些场合也被当作生物农药宣传。因此,本文将生物化学农药、微生物农药、植物源农药、农用抗生素4类暂归为生物源农药类介绍。
 
1 生物源农药登记情况
 
截止2017年12月31日,除农用抗生素外,已登记的生物源农药有效成分102个,产品1379个,分别占农药总有效成分和总产品数量的15%和3.6%;如包括农用抗生素有效成分115个,产品3764个,分别占比为17%和9.8%。其中微生物农药有效成分数量最多,农用抗生素产品数量最多(见图1)

图1 生物农药产品比例示图
 
2017年登记17个新农药,其中生物源农药占新农药的59%,新生物农药数量首次超过新化学农药数量,说明生物农药正在快速发展,每年约以4%左右速度递增。在我国登记的生物农药中还有美国的哈茨木霉菌(trichoderma harzianum)、d-柠檬烯(d-limonene)、澳大利亚的除虫菊素(pyrethrins)、梨小性迷向素(oriental fruit mothsex pheromone)、荷兰的诱虫烯(muscalure)、德国的驱蚊酯(ethyl butylacetylaminopropionate, IR3535)、印度的印楝素(azadirachtin)等境外公司的产品。
 
1.1 登记资料要求
 
新《要求》是按生物化学农药、微生物农药、植物源农药的原药/母药(一般资料、产品化学、毒理学、环境影响等)和制剂(一般资料、产品化学、毒理学、药效、残留环境影响等)登记的资料分类设定(见表1),并汇总生物农药登记资料的基本要求和关注点(见表2)。具体文件和相关配套政策可见中国农药信息网(http://www.chinapesticide.org.cn/)。

新修订《农药管理条例》鼓励和支持研制、生产、使用安全、高效、经济的农药,推进农药风险评估,促进农药产业升级;提高了农药登记和生产许可门槛,给生物农药登记相对宽松政策,为生物农药发展创造良好机遇。
 
表1 生物源农药原药/母药和制剂登记的资料分类

 
表2 生物源农药登记资料基本要求及关注点

 
1.2 生物农药的标准制定
 
到目前,我国已制定生物农药标准超过120个,其中有60多项产品质量和方法标准;药效有近30项评价、使用技术规程等标准;毒理学有6项微生物毒理学试验准则(NY/T 2186.1-6—2012);环境有新发布9项标准,即微生物农药环境风险评价试验准则(鸟类、蜜蜂、家蚕、鱼类、溞类、藻类,NY/T 3152.1-6—2017)和微生物农药、土壤、水、植物叶面(NY/T 3278.1-3—2018);还有残留14项标准。在《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》GB 2763—2016中规定了阿维菌素(abamectin)、春雷霉素(kasugamycin)、多抗霉素B (polyoxin B)、多杀霉素(spinosad)、井冈霉素(jingangmycin A)、宁南霉素(ningnanmycin)、除虫菊素(pyrethrins)、苦参碱(matrine)、鱼藤酮(rotenone)、复硝酚钠(sodium nitrophenolate)等生物农药的每日最大允许摄入量(ADI)和最大允许残留限量(MRL)。
 
总之,生物农药标准已取得较大进展,标准类别覆盖多领域,对提高生物农药产品整体质量,科学、规范生物农药登记管理政策和要求具有重要意义。但缺乏系统性,缺少规范检测技术、质量管理规范、评价准则、安全使用和贮藏运输等环节的通用标准。
 
目前,国际组织相关生物农药标准有12个,其中有5个FAO/WHO标准手册———微生物杀幼虫细菌TK/WP/WG/WT/SC规范(正在修订为FAO/WHO第9节微生物农药标准导则,其试用版计划将在2018年底前发布),产品标准有5个WHO、2个FAO (见表3)。在2018年FAO/WHO农药标准联席会议上,虽然枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)QST 713 TK/WP/SC的FAO/WHO未通过,但在2019年将会继续讨论此标准,及我国提出的甜菜夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera exigua nucleopolyhedrovirus)TK/SC的FAO标准,由此看到国际生物农药标准的发展,我国的生物农药标准也在加速挺进国际领域。
 
表3 FAO/WHO生物源农药产品质量相关标准

 

2 卫生用生物农药
 
2.1 有效成分与产品
 
我国卫生用农药已登记95个有效成分( 截止2018.9.11),产品2600多个(截止2018.6.20),其中原药/母药类占7.1%,生产企业700余家。根据农办农函[2018]17号,自2019年3月26日起,禁止含氟虫胺农药产品的销售和使用。
 
按卫生用农药结构主要可分7类,其中拟除虫菊酯类有效成分占农药品种的42%(其产品占总产品的73%)、有机磷类占11%(产品占4%)、无机类占6%(产品占1%)、氨基甲酸酯类占4%(产品占4%)、微生物类占4%(产品占1%)、有机氯类占1%(产品占1%)、其他类(包括苯基吡唑类、烟碱类、苯甲酰脲类等)占27%(产品占16%)等。

卫生用生物源农药有效成分占卫生用有效成分的11.6%(截止2018.9.24),其产品占卫生用产品的3.4%,该类产品数量比例见图2。
 

图2 卫生用生物源农药产品数量比例图
 
近年首次登记新卫生生物源农药S - 烯虫酯(S -methoprene),是十二碳二烯酸酯主体构架相似物,与昆虫生长调节剂倍半萜烯类功能一致,属于生物化学农药的昆虫调节剂,防治蚊幼虫,已取得95%原药(WP20180181)和20%微囊悬浮剂(WP20180179)登记。该产品体现了生物农药“源于自然、高于自然、回归自然”的特性,在美国已使用了50年,还有S-烯虫炔酯Skinoprene、S-烯虫乙酯S-hydroprene、烯虫硫酯triprene等“家族”系列产品。

登记新剂型有:5.6%防蚊挥散芯(桉油精/eucalyptol)属于植物源农药(WP20180149)。
 
2.2 登记产品主要特点
 
2.2.1 登记数量下降
 
近5年卫生用农药登记量分别与当年农药登记总量的年度累积和年度新增的比值分别由7.5%降至6.6%、8.7%降至4.2%,由此看到卫生用农药产品登记数量在明显下降(见图3)。
 
 
图3 近年卫生用农药登记数量示意图
 
这趋势符合农药使用量零增长的要求,当然也有可能受环保和农药生产企业生产许可证的颁发等政策限制,导致企业转行、兼并重组等。
 
2.2.2 防蚊幼虫产品偏少
 
防蚊幼虫产品偏少、品种有限、发展缓慢,我国与国际情况相似,其产品仅占卫生用农药总量的1.7%,防蚊幼生物农药占卫生用生物农药产品的25%。但这类产品将在推动病媒生物综合防治“三部曲”(即清洁、杀幼、防蚊)中起到重要的先遣防蚊作用。
 
目前,已登记防治蚊幼农药有苏云金杆菌以色列亚种,占防蚊幼产品的36%,球形芽孢杆菌占9%,吡丙醚占16%、醚菊酯占2%,吡虫啉占2%、S-烯虫酯5%、倍硫磷占16%、双硫磷占14%(美国已于2015年停止使用2个有机磷农药)8个有效成分。
 
剂型6种:颗粒剂GR(占防蚊幼虫产品的39%)、悬浮剂SC(占26%)、可湿性粉剂WP(占19%)、微囊悬浮剂CS、水乳剂EW、粉剂DP。
 
3 生物源农药的发展
 
生物源农药在我国已有悠久的历史,是最早应用植物源农药防治作物病虫害的国家之一,早在公元前10世纪,就用莽草(狭叶茴香,芒草)、藜芦等植物来防治病虫害。1935年我国开始少量种植除虫菊。21世纪初,其主产地除非洲肯尼亚、坦桑尼亚等,还有日本、澳大利亚,及江苏、云南、台湾等地。随着我国的改革开放,新农药的引进和工业化迅速发展,加上生物农药特性(药效偏低等),其步伐显得有些迟缓,但却是绿色农业发展的主力军。正如沈寅初院士说“生物源化合物是农药活性前提化合物的宝库”,其实除虫菊素就是拟除虫菊酯类农药的先导化合物。
 
由于我国实行农药登记管理起步较晚,30多年来,农药管理正由注重质量和药效向质量与安全管理并重的方向转变。中国农药还在发展阶段,中国几代人正在为此而奋斗,努力提高农药的登记、生产、使用和管理水平。
 
4 差异和方向
 
4.1 FAO/WHO生物农药登记指南
 
2017年,FAO/WHO联合发布了《用于植物保护和公共卫生的微生物、植物源和化学信息素类的生物农药登记指南》,用于取代1988年FAO出版的“生物农药的登记”。这是农药管理的国际行为守则,对规范我国生物农药登记资料要求具有重要参考价值和指导意义。

微生物农药通常产品技术规格是采用范围而不是绝对数字表示,微生物含量可以g/kg或g/L(或%w/w)和菌落形成单位(CFU)或经生物测试的生物效价表示。其存在相关次生化合物/代谢物(Relevant secondary compound,metabolite),被认为类似于“关注组分”。新来源微生物如是玉级技术等同,就不需要域级评估。要注意非本地MPCA物种的风险性可能会更高。
 
植物源农药是由植物中一种或多种成分组成复杂的混合物,为此提出“标志性成分(或主导化合物)Leadcomponent concept”和“关注组分Component of concern”。植物源农药是通过加工自然植物原料获得,受地理区域和气候条件、植物的种植、储存和加工及植物使用部位等影响。通常植物活性物质不是分批生产的,故将“样品”取代“批次”。植物特征范围是母药的“化学指纹”,其成分/规格、技术等同性成为产品质量焦点;对具有毒性植物需要采取降低危险措施,避免或最小化对人类健康的威胁;对残留、环境和生态毒理学要求暴露量低于或接近自然暴露量;药效要尽可能有效并始终如一地发挥作用。
 
通常化学信息素农药是合成天然等同物。该产品有可回收和不可回收挥散芯(dispensers)(在《农药剂型名称及代码》GB/T 19378—2017中,已制定“挥散芯”剂型)。当该产品使用暴露水平和化学信息素的自然暴露水平相近时(相同途径,暴露量在1个数量级),除描述该成分的鉴别、特点和分析方法外,不需要提供其他信息。自然暴露水平可用试验数据估算,然后将获得实际参考值与其产品的用量比较。
 
如果原药由异构体构成,则需要说明其各异构体的比例。但不需要将技术参数设计成与天然化学信息素完全相同,因为后者可以变化。由于产品中需要使用活性物质的量极少,通常只制备少量生产批次,有时只有其中一批可用。建议申请人尽可能多地提供数据,包括实验室和中试生产中的数据。
 
化学信息素农药的田间药效试验较为复杂,难以大规模重复。因此,尽可能多地提供有关靶标生物学和化学信息素可能作用机制的信息是必要的。化学信息素农药用于植物保护产品或公共卫生产品可完全控制、部分控制或辅助控制有害生物,药效衡量标准通常不是对有害生物的致死剂量,而是对作物可收获部分的损害的减少量。一般比常规化学农药预期效果具有更多的变化性。挥散技术可降低暴露水平和/或提高其有效性,是一种缓慢有效释放及尽可能延长其效果的重要手段。
 
4.2 美国生物农药管理
 
美国是世界上最早实行农药登记管理制度的国家,1947年制定了《联邦杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂法》,首次提出农药要进行登记,规定农药登记和标签要求,是农药管理严格和科学的国家之一,其登记框架和理念值得发展中国家参考借鉴,也是国际组织FAO/WHO文件资料的主要参考蓝本。
 
美国生物农药登记起步早,1990年后进入快速发展阶段。2017年9月30日,美国公布已登记生物农药有效成分390个,且品种多样。其中生物化学农药在生物农药中的数量最多(占52%),微生物农药占32.6%,其他类农药占5.9%。另外还有37个转基因类农药(PIP)。

而我国的生物农药正在发展阶段,尤其是化学信息素农药基本在起步阶段。下面试总结2国生物农药有效成分的对照(见表4),在美国生物农药名单中可用于卫生用领域的部分名单(见表5)。
 
表4 中美生物农药有效成分对照表

 

表5 美国生物农药中可用于卫生用农药领域的部分名单

 

4.3 其他国家的生物农药
 
国际上对生物农药的定义和登记政策没有统一。对微生物和生化农药多数认为属于生物农药;对天敌和转基因的共识不多,我国在新《要求》中已无天敌登记规定;农用抗生素几乎没有认同的,美国的游霉素natamycin和多抗霉素D锌盐polyoxin D zinc salt是归属于生物农药(见表6)。有的国家还有无脊椎动物线虫invertebratenematode等。
 
各国对植物源农药的认知各异。由于植物源农药多是较复杂的化合物,从性质到毒性等存在差异较大。美国生物农药定义最后落笔是低风险农药,实际是把植物源农药分为2部分,对没有直接毒杀作用低风险部分(如引诱和驱避剂等类,如挥发性精油等产品)列入生物农药即可进入快速登记程序,有利推进生物农药的发展;且不强调是种植还是合成,只要求结构与天然相似、功能相同,可能也为节省资源、鼓励工业化生产;对其余部分则按常规农药登记(如除虫菊素pyrethrin、鱼藤酮rotenone、烟碱nicotine等),现汇总部分国家和组织的生物农药分类表(见表6),可看到他们的差异。
 
表6 不同国家/组织的生物农药分类表
 
目前,美国、加拿大和墨西哥的生物农药使用量最多,占世界总量的44%,见图4。其中美洲占40%、欧洲20%、亚洲13%、大洋洲11%、拉丁美洲9%、非洲3%。
 

图4 全球生物农药使用量分布比例示图
 
5 展望

5.1 挑战
 
截止2015年底,我国生物农药企业占农药企业的近20%(不包括抗生素农药)。据统计,我国生物农药年产量达到近30万t(包括原药和制剂),约占农药产量的8%。2017年仅林业使用生物农药就有9600多吨(不包括抗生素产品),比2016年增加了65.6%,其中生物化学占生物农药的64%。随着环保和安全的需要,生物农药生产也将面临严峻的挑战。
 
生物防治是综合防治的重要措施之一,但生物农药防治覆盖率才近10%,远低于发达国家20%~60%的水平。为此,要提高生物农药的生产能力和使用水平,延缓化学农药的抗药性,优化品种结构,提高施药技术,促进生物农药快速发展。
 
目前,我国生物农药产业已有一定规模,但其登记、生产和使用的步伐还缓慢。我国的农药管理还在成长,认知和技术水平都要不断锤炼和提高。沟通是最好的桥梁。让我国的生物农药早日迈进世界领域。
 
5.2 小结
 
农业农村部提出农药使用量要达到零增长,倡导建立资源节约型和环境友好型的生态文明和绿色生产。这给生物农药创造了生存和发展空间,有利推动生物产业的前进。在推进病媒生物综合防治的“清洁、杀幼、防蚊”三部曲中,生物农药将起到重要作用。
 
本文首登于《农药》杂志。
 
来源: 《农药》
世界农化网

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