我国害虫化学防治现状与发展策略＊

高希武

（中国农业大学昆虫学系，北京 100193）

我国是一个在农业生产过程中生物灾害频发的国家，许多重要病虫害的控制仍然依赖于农药的使用，特别是一些暴发性的害虫。据估计，世界有害生物造成的潜在食物损失在45%左右，在产中由病虫草害造成的损失占30%，另外15%的损失是在产后到餐桌的过程中。在不发达国家，有害生物引起粮食或纤维的损失至少在总产量的1／3以上。所以应用农药防治病虫草害是农业生产的客观需求和必然，农药在农业生产中的地位不容忽视。我国这些年来农药产量都在100万t（折百）以上，其中约60%用于我国的病虫草鼠害控制［1］。由于长期依赖于农药的使用，许多重要的病虫害都产生了抗药性，据估计目前世界上已有近600种昆虫产生了抗药性，抗药性病原菌的数量近年来也一直在增加［2－3］。我国主要农作物上至少有40种以上的病虫害产生了抗药性。抗药性的产生不可避免地导致农药的使用量加大，这除了进一步加剧抗药性发展外，还引发环境污染、生物多样性降低等一系列问题，最终导致包括一些新型高效、环境友好的农药品种在内的大部分农药品种使用寿命迅速缩短甚至被淘汰。如有些地区由于阿维菌素、吡虫啉等一些新型高效杀虫药剂的不合理使用而使害虫抗药性迅速增强，导致这些药剂被淘汰，以至于到了无药可用的地步。世界化学农药销售额在300亿美元，生物农药所占比例极低［1］。尽管化学防治面临严重的3R问题，但是农药的应用还是为病虫害防治、保证食物生产做出了重要贡献。在可预见的将来，化学防治仍然是解决农业生物灾害的关键技术。尤其是近期，现代农业追求高产优质，农村劳动力大量向城镇转移，使许多有害生物综合治理措施无法实施，实际上化学防治几乎成为目前农业有害生物防治的唯一有效途径。因此，在目前和将来一个很长的时期内，化学农药及化学防治在病虫草鼠害控制中仍将占有重要地位。

1 化学防治的发展规律和特点

化学防治学科是一门化学和生物学的交叉学科，也是理论和实践结合紧密的学科。相关学科的发展对该学科起到了极大的促进作用。

尽管农药已经应用了几个世纪，但其普遍使用还是在20世纪40年代以后。早在公元前470年，希腊就用橄榄树叶的提取物防治枯萎病。公元前200年，意大利用硫磺熏蒸防治葡萄害虫。我国在明代“天工开物”中明确记载了砒霜的制备技术以及使用方法和注意事项。1940年以前，应用的天然化合物主要有硫磺、铜制剂、各种油类、烟碱、砷制剂、甲醛、汞制剂等，这些化合物都是直接喷到作物上，当时几乎没有人意识到这些天然化合物的危害。实际上许多所谓的天然化学农药都是毒性很高的。二战以后随着DDT等有机合成的药剂在农业、卫生领域的大量使用，有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类等一系列的神经毒剂相继问世和大范围的应用。由于在那个时代农业、公共卫生媒介昆虫控制上专一性地依赖于化学农药的使用，化学农药的负面影响逐渐显露出来。但农药的应用为那个年代的食物生产和病虫害防治做出了重要贡献。

在20世纪早期，人们发现了农药使用带来的一些问题。到1962年Carson的《寂静的春天（Silent Spring）》一书出版后引起了各国政府及科学家对环境污染问题的重视，相继限制了一些高毒和在环境中残留长的农药的使用。同时科学家也积极探索与环境相容性农药的研制及其使用技术，这就是所谓的“after natural pesticides”的研究与应用［1］。随后出现了一些生物合理性农药（biorational pesticides）［4］。

自从20世纪40年代中DDT用于害虫防治以来，化学防治随着新类型农药以及相关学科的发展得到了迅速的发展。从最初的剂量－反应关系研究到现在的基因组学、蛋白质组学的研究，化学防治的各分支学科同样得到了迅速发展。对于指导环境相容性杀虫药剂的发现、害虫抗药性的治理、杀虫药剂的合理使用等起到了重要的促进和指导作用。昆虫体内专一性分子靶标的利用是创制环境相容性杀虫药剂的基础。昆虫的生长、发育、变态显然不同于其他生物，比较容易找到选择性杀虫药剂靶标。几丁质是昆虫、真菌、甲壳类等生物所特有的。昆虫连续的几丁质外骨骼决定了其需要定期蜕皮，以便生长发育。昆虫的另外一个重要特征是变态，该过程需要保幼激素、蜕皮激素等激素的调控，是昆虫体内专一性的调控系统。该系统对寻找理想的选择性靶标，开发选择性药剂具有重要的指导作用。昆虫外骨骼几丁质合成降解过程中的关键环节也是重要的选择性药剂例如除虫脲、虱螨脲等开发的基础。新烟碱类药剂的创制为刺吸式口器害虫的防治带来了极大的好处［5］。

化学防治是IPM的重要组成部分，是许多害虫控制的最重要手段。化学防治发展的趋势是采用新的技术手段并与IPM有机结合，使化防措施具有环境相容性。

2 国内研究现状与存在差距

目前全国从事该学科领域的研究人员主要分布在高等学校（特别是农业大学）、农业科学院系统、中国科学院等单位。其中中国农业大学、南京农业大学、西北农林科技大学、西南大学、浙江大学等高等院校，中国农业科学院植物保护研究所、省属农业科学院以及中国科学院动物研究所等单位均有化学防治相关的研究室以及不同分支方向的研究骨干。

我国研究人员在农药剂型、施用技术、害虫抗药性以及化学防治与其他防治协调等方面都做了大量的研究工作，取得了显著进展。在水稻褐飞虱、棉铃虫、瓜－棉蚜、小菜蛾、桃蚜、烟粉虱、温室白粉虱、麦蚜等［6－17］害虫对相应药剂的抗药性机制、抗药性基因的检测技术以及抗药性治理策略研究方面取得了显著的进展。特别是对水稻褐飞虱乙酰胺胆碱受体［6］、棉蚜乙酰胆碱酯酶［14－15］和羧酸酯酶［12－13］、棉铃虫细胞色素 P450［9，11］以及水稻害虫、棉花害虫、蔬菜害虫等抗药性的研究引起了国外同行的关注。通过国际交流、论文发表等显著提高了我国在该领域的影响力。

我国对化学防治研究一直比较重视，在“六五”科技攻关至“十一五”支撑计划、“973”、“863”、国家自然科学基金以及农业部公益性行业科研专项等项目中都占有一定的地位。在科技部2006年启动“973”项目“重大农业害虫猖獗危害的机制及可持续控制的基础研究”、科技支撑计划“农林重大生物灾害防控技术研究”项目中都设置了化学防治研究的课题。在2009年农业部公益性行业科研专项中针对目前化学防治中存在的问题设置了农药科学合理使用的课题。在“863”计划中专门设置害虫抗药性基因检测的内容。国家自然科学基金除了面上项目专门有化学防治以外，重点基金也有支持。化学防治尽管在不同层面上得到了支持，但是就整个植物保护领域看，化学防治在植物保护中的作用与获得的资助是不相符的。也就是说化学防治所占比例比较低，有待进一步加大资助力度。

我国科学家在与化学防治相关的国际杂志上发表的论文数量近几年快速增长，数量高于英国、德国、法国、澳大利亚以及日本等国家，但是和美国相比差距还比较明显。从论文平均质量看我们的优势并不突出，主要原因是我国科学家跟踪研究仍然占主体。在新杀虫药剂发现方面我国远远滞后，与之相关的新药剂的毒理机制研究也落后于发达国家。自从有机合成药剂问世以来，抗药性的研究份额直线上升，在抗药性品系选育、抗药性治理技术等方面我国略占优势，这与我国的国情有关。在抗药性机制蛋白质水平、相关基因克隆、监测等方面与国外相当；在抗药性基因异源表达、功能鉴定、调控等方面的研究则显得不足［3］。

3 产业需求趋势与重点研究领域

化学防治是有害生物防治中不可缺少的手段，是制约有害生物可持续治理的重要因子。化学防治法是一把“双刃剑”，需要花大力气通过重点研究使化学防治满足国家农业生产的需求、保证粮食、蔬菜、水果的安全。根据国际发展趋势和我国现状，今后本学科亟待加强的优先研究领域包括：（1）有害生物体内专一性农药分子靶标和新靶标的研究；（2）有害生物抗药性、再猖獗以及药剂的选择性机理研究；（3）围绕新药创制进行的天然活性化合物的分离鉴定、生物大分子的结构与功能研究；（4）化学防治新方法与新技术（例如通过植物表达农药活性成分、农药纳米剂型、有效成分控制释放技术等）以及（5）化学防治对天敌等非靶标生物影响的机制和评价体系研究。

4 促进化学防治发展的策略

4.1 持续支持该学科研究的科学家，稳定从事化学防治基础研究的队伍

化学防治在可以预见的将来，仍然是有害生物综合治理的一个重要手段。化学防治的基础研究虽然近年来发展速度比较快，但是和国外发达国家相比仍有差距。应针对国家重大需求，瞄准国际有害生物化学防治科技发展的前沿，凝练学科研究方向，抓好重大科研项目的设计，给予重点支持。通过重大项目的实施，组织开展全国化学防治领域科学家的协作和学术交流等，稳定一支该领域研究队伍，培养中青年骨干是使化学防治学科持续发展、赶超发达国家的保障。

4.2 加强国际交流，增加国际合作项目研究的份额，促进我国科学家占领新的研究生长点

由于我国农药化学工业起步较晚，导致我国农药品种以仿制为主。新化合物的缺乏使得相关的农药生物学、生物化学以及分子生物学的研究也落后于世界发达国家。增加国际交流、国际合作研究有利于我国在化学防治领域寻找或占领新的学科生长点。

国际合作与交流的政策需求和保障措施：组织高水平的国际学术研讨会，鼓励并资助国内学者赴海外参加高水平学术会议或调研；加大国际合作项目的力度；派出和请进相结合，设立派出、请进一流科学家的基金；设立引进、消化国际有关先进技术基金。

开展国际合作的需求和优先领域：加强化学防治学科的国际合作与交流是加速我国农药原始创新的必经之路。瞄准科学技术发展前沿，以“原始创新，引进和消化创新”为目标，发展具有自主知识产权的新化合物。需要合作的优先领域有：（1）有害生物体内新农药分子靶标的挖掘与利用；（2）基于蛋白质水平和基因水平的高通量筛选技术；（3）有害生物特有的分子靶标和农药选择性分子机理；（4）纳米技术等新技术、新材料在农药剂型及其与施药靶标互作研究中的应用。

4.3 建设化学防治研究的公共平台，并进行重点支持

虽然在国家或部级相关的重点实验室、重点学科有相应的从事化学防治研究的科学家以及仪器设备保障，但是多处于比较低的地位。国家还没有相应的从事化学防治基础研究的重点实验室或平台，农药化学生物学基础研究是新农药创制的前提。这也是我国新农药创制研究落后的原因之一。国家应有意识地建立该领域基础研究的重点实验室或平台（中心），为相关科学家创造一个良好的科学研究环境。

化学防治是害虫控制中不得不用的一种措施。随着相关学科的发展以及新材料、新技术的利用，化学防治会向着人们期望的目标发展，与环境协调。

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