張凱 陳彥賓 張昭 馮推紫 楊禮勝

摘要 ：“化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”試點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施以來，綜合考慮現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)科研體系構(gòu)架和資源分布情況，全面啟動(dòng)了3大領(lǐng)域12項(xiàng)任務(wù)49個(gè)項(xiàng)目，涉及18個(gè)交叉學(xué)科領(lǐng)域的57個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、236個(gè)各類省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、434支課題層面研究團(tuán)隊(duì)，匯聚了國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域80%的一流科學(xué)家，形成了“上中下游無縫對(duì)接、政產(chǎn)學(xué)研推一體化”的專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)植物病理學(xué)、農(nóng)業(yè)昆蟲與害蟲防治、農(nóng)藥學(xué)、植物檢疫與農(nóng)業(yè)生態(tài)健康、農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程、農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化、植物營(yíng)養(yǎng)生理與遺傳、養(yǎng)分資源再利用與污染控制等相關(guān)學(xué)科發(fā)展起到了凝聚科研隊(duì)伍、培養(yǎng)創(chuàng)新人才、優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局、促進(jìn)交叉融合、推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化的作用。本文綜述了化學(xué)農(nóng)藥減施增效中基礎(chǔ)理論領(lǐng)域、共性關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的部分實(shí)施進(jìn)展和標(biāo)志性成果，以期幫助相關(guān)研究人員橫向了解專項(xiàng)進(jìn)展和實(shí)施成效，促進(jìn)不同板塊、不同項(xiàng)目、不同課題間研發(fā)團(tuán)隊(duì)的縱向交流、橫向溝通，形成合力。

關(guān)鍵詞：化學(xué)農(nóng)藥; 減施增效; 實(shí)施成效; 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃

中圖分類號(hào)： S 482

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020597

The landmark achievements in comprehensive technology development

for reduction and efficiency enhancement of chemical pesticide

application during the 13th FiveYear Plan

ZHANG Kai1， CHEN Yanbin1， ZHANG Zhao1， FENG Tuizi2， YANG Lisheng1*

（1. Development Center of Science and Technology， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Beijing 100122， China;

2. Institute of Environment and Plant Protection， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou 571101， China）

Abstract ：By collectively considering the current structure of agricultural research system and resource distribution in China， the specific pilot project “Comprehensive Technology Development in Reduction and Efficiency Enhancement of Chemical Fertilizers and Pesticides Application” has launched 12 tasks and 49 projects in three major fields. This project has brought together over 80% of top scientists working in 18 interdisciplinary fields from 57 national key laboratories， 236 provincial & ministerial key laboratories and 434 research teams， forming a professional team with the feature of “seamless connection between upstream， middle and downstream， and integration of study， research and promotion”. Many relevant subjects obtained financial support from this project， including phytopathology， entomology， pesticide science， plant quarantine and agroecological health， agricultural mechanization engineering， agricultural electrification and automation， plant nutrition physiology & heredity， nutrient resource reuse & pollution control， and so on. Furthermore， this project has also made significant contributions in gathering research teams， cultivating innovative talents， optimizing structural layout， facilitating cross integration， and promoting the transformation of science & technology. This article summarized the landmark achievements in the projects “Reduction and Efficiency Enhancement of Chemical Pesticides” and “Common Key Technology Development”， in order to help scientists to understand the progress and implementation effects of the projects， promoting longitudinal and lateral communication between different research teams.

Key words ：chemical pesticides; reduction and synergy; achievements; National Key R & D Program of China

“化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”試點(diǎn)專項(xiàng)（以下簡(jiǎn)稱“兩減專項(xiàng)”）實(shí)施以來，綜合考慮現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)科研體系構(gòu)架和資源分布情況，全面啟動(dòng)了3大領(lǐng)域12項(xiàng)任務(wù)49個(gè)項(xiàng)目。作為“十三五”期間中央財(cái)政資金體量最大的農(nóng)業(yè)類專項(xiàng)，兩減專項(xiàng)涉及面廣，影響力大，研究任務(wù)中涉及了18個(gè)交叉學(xué)科領(lǐng)域的57個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、236個(gè)各類省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、434支課題層面研究團(tuán)隊(duì)，匯聚了國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域80%的一流科學(xué)家，形成了“上中下游無縫對(duì)接，政產(chǎn)學(xué)研推一體化”的專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)植物病理學(xué)、農(nóng)業(yè)昆蟲與害蟲防治、農(nóng)藥學(xué)、植物檢疫與農(nóng)業(yè)生態(tài)健康、農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程、農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化、植物營(yíng)養(yǎng)生理與遺傳、植物根際營(yíng)養(yǎng)、新型肥料與數(shù)字化施肥、養(yǎng)分資源再利用與污染控制等相關(guān)學(xué)科發(fā)展起到了凝聚科研隊(duì)伍、培養(yǎng)創(chuàng)新人才、優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局、促進(jìn)交叉融合、推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化的作用。其中，化學(xué)農(nóng)藥減施增效研究中涉及基礎(chǔ)理論類項(xiàng)目5個(gè)、共性關(guān)鍵技術(shù)類項(xiàng)目10個(gè)，研究團(tuán)隊(duì)分別由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所、中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、天津大學(xué)、貴州大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、華東理工大學(xué)等國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位牽頭，涉及中央財(cái)政經(jīng)費(fèi)6.28億元。本文綜述了兩減專項(xiàng)化學(xué)農(nóng)藥減施增效基礎(chǔ)理論領(lǐng)域、共性關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的部分實(shí)施進(jìn)展和標(biāo)志性成果，以期幫助相關(guān)研究人員橫向了解專項(xiàng)進(jìn)展和實(shí)施成效，促進(jìn)不同板塊、不同項(xiàng)目、不同課題間研發(fā)團(tuán)隊(duì)的縱向交流、橫向溝通，通過優(yōu)勢(shì)單位的協(xié)作攻關(guān)，整合上中下游力量，形成合力。

1 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)展

1.1 基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域

1.1.1 農(nóng)業(yè)生物藥物分子靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)與綠色藥物分子設(shè)計(jì)

本研究構(gòu)建了3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)，解析了昆蟲和病菌關(guān)鍵酶系晶體結(jié)構(gòu)，開發(fā)低蜂毒原創(chuàng)殺蟲劑1個(gè)，發(fā)表論文161篇，申請(qǐng)專利98項(xiàng)。圍繞綠色農(nóng)藥創(chuàng)新，構(gòu)建了從功能基因、蛋白到靶標(biāo)的靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)技術(shù)平臺(tái)，從微生物、天然產(chǎn)物到先導(dǎo)的先導(dǎo)挖掘技術(shù)平臺(tái)，以小鼠、藻類、植物、水體和土壤微生物群落為對(duì)象的多尺度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)平臺(tái)。解析了昆蟲幾丁質(zhì)降解酶全家族及稻瘟病菌關(guān)鍵效應(yīng)蛋白AvrPib的晶體結(jié)構(gòu)，首次明晰了幾丁質(zhì)酶OfChtⅠ抑制劑互作機(jī)制。對(duì)蜜蜂安全的創(chuàng)新農(nóng)藥哌蟲啶獲得原藥、10%懸浮劑及吡蚜酮復(fù)配劑型的農(nóng)藥正式登記。形成了“靶標(biāo)挖掘互作機(jī)制分子設(shè)計(jì)先導(dǎo)發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥創(chuàng)新”全鏈條創(chuàng)新體系。

1.1.2 活體生物農(nóng)藥增效及有害生物生態(tài)調(diào)控機(jī)制

從“生防生物（生防微生物和天敵昆蟲）病蟲作物”互作關(guān)系出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了新生防微生物（Bt、綠僵菌、白僵菌、木霉、芽胞桿菌和假單胞菌等）、天敵昆蟲（捕食螨、繭蜂、癭蜂、赤眼蜂等）和生態(tài)調(diào)控因子（功能植物等）等新防控途徑。例如以蘇云金芽胞桿菌（Bt）和線蟲為模型，揭示了一種sRNA負(fù)調(diào)控Bt殺線蟲蛋白欺騙宿主趨避行為的新機(jī)制，為高效速效Bt制劑開發(fā)提供了新策略;揭示了煙粉虱通過操控番茄間信息傳遞快速擴(kuò)散的新機(jī)制，為未來選育正確識(shí)別蟲害揮發(fā)物的抗蟲番茄品種提供依據(jù);揭示了MYC2MTB負(fù)反饋環(huán)路調(diào)控茉莉酸信號(hào)終止的機(jī)制，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)獲得MTB功能缺失的番茄株系，為制定病蟲害控制“推拉”策略方案提供了理論基礎(chǔ)。闡明了主要生防微生物主要活性成分、作用機(jī)理、環(huán)境適應(yīng)性及宿存機(jī)制等，研究了優(yōu)勢(shì)天敵昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育與生殖的分子機(jī)制及滯育誘導(dǎo)、滯育維持和滯育解除的調(diào)控機(jī)制，揭示了區(qū)域性多生態(tài)調(diào)控因子協(xié)同增效的作用機(jī)制。提出了新生防微生物、天敵昆蟲、生態(tài)調(diào)控因子作用新模式。為生防微生物穩(wěn)定性、天敵昆蟲高效繁育奠定了理論基礎(chǔ)，為發(fā)展基于多生防因子協(xié)同控害功能的區(qū)域性病蟲害生態(tài)調(diào)控技術(shù)、化學(xué)農(nóng)藥減施等提供了技術(shù)支撐。

1.1.3 化學(xué)農(nóng)藥在我國(guó)不同種植體系的歸趨特征與限量標(biāo)準(zhǔn)

明確了吡蟲啉、啶蟲脒、嘧菌酯等27種農(nóng)藥在我國(guó)不同種植體系中的沉積、遷移、消解、代謝規(guī)律，繪制了我國(guó)糧食、蔬菜、果樹、經(jīng)濟(jì)作物體系下常用農(nóng)藥的沉積譜、消解譜和代謝譜[2]。提出農(nóng)藥施用限量的概念，基于農(nóng)藥有效性、食品安全和環(huán)境安全的閾值要求，創(chuàng)建了農(nóng)藥施用限量標(biāo)準(zhǔn)的原則和方法，并制定了吡蟲啉、啶蟲脒、烯酰嗎啉、苯醚甲環(huán)唑等農(nóng)藥在不同種植體系中的農(nóng)藥施用限量標(biāo)準(zhǔn)草稿24項(xiàng)。

1.1.4 化學(xué)農(nóng)藥對(duì)靶高效傳遞與沉積機(jī)制及調(diào)控

重點(diǎn)研究了環(huán)境因子、靶標(biāo)作物界面結(jié)構(gòu)特性、霧化參數(shù)、功能助劑等影響農(nóng)藥對(duì)靶傳遞、分布沉積及飄移流失的損失規(guī)律?；诎袠?biāo)作物葉面的結(jié)構(gòu)特性，構(gòu)建了具有環(huán)境響應(yīng)釋放的載藥系統(tǒng)，揭示了影響載藥顆粒葉面沉積與釋放的尺度和界面效應(yīng);基于藥液理化性質(zhì)，探究了助劑對(duì)提高農(nóng)藥有效沉積的作用機(jī)制。在風(fēng)洞可控環(huán)境下，系統(tǒng)研究不同霧化參數(shù)所產(chǎn)生霧滴/霧滴云，在典型場(chǎng)景環(huán)境條件下的演化、飄移、沉積、分布規(guī)律及互作效應(yīng)，構(gòu)建了單霧滴和多霧滴模型;通過典型靶標(biāo)作物冠層有效沉積結(jié)構(gòu)與劑量效應(yīng)之間存在的“水桶效應(yīng)”“位置效應(yīng)”和“地雷效應(yīng)”，揭示了稻田農(nóng)藥莖葉噴霧的損失途徑和根部施藥的調(diào)控機(jī)制;利用接觸角測(cè)量?jī)x、超景深三維顯微鏡和高速攝像機(jī)，研究并揭示了助劑性質(zhì)和葉面特性是影響霧滴蒸發(fā)、彈跳和沉積的主控因素。

1.1.5 耕地地力影響農(nóng)業(yè)有害生物發(fā)生的機(jī)制與調(diào)控

明確了耕地地力對(duì)棉花黃萎病的發(fā)病影響和致病機(jī)理、對(duì)玉米重要害蟲種群的影響機(jī)理以及對(duì)油菜菌核病及根腫病的影響機(jī)理，確定了相關(guān)調(diào)控技術(shù)，建立了防控技術(shù)體系;明確了關(guān)鍵微生物類群在大豆孢囊線蟲抑制性土壤中的作用;明確了設(shè)施環(huán)境及耕地地力對(duì)番茄病害的影響及調(diào)控機(jī)理。初步構(gòu)建農(nóng)業(yè)有害生物和耕地地力數(shù)據(jù)庫(kù)，提出基于耕地地力提升和農(nóng)耕模式優(yōu)化的綠色有害生物防控方法10項(xiàng)。

1.2 共性關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域

1.2.1 化學(xué)農(nóng)藥協(xié)同增效關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)

針對(duì)農(nóng)藥應(yīng)用中選藥不對(duì)癥、用藥不對(duì)靶、混藥不科學(xué)、技術(shù)不配套等導(dǎo)致農(nóng)藥過量施用的突出問題，研發(fā)了精準(zhǔn)快速選藥技術(shù)和產(chǎn)品、協(xié)同增效技術(shù)和產(chǎn)品、對(duì)靶精準(zhǔn)智能釋放技術(shù)和產(chǎn)品，構(gòu)建了不同農(nóng)區(qū)農(nóng)作物全程減量用藥協(xié)同增效技術(shù)體系。成功研制出基因、生化和群體水平選藥試劑盒82個(gè)，篩選獲得敏感單劑51個(gè)、協(xié)同增效組合141個(gè);優(yōu)化制劑配方8個(gè)、研發(fā)新制劑32個(gè)、新助劑7個(gè)，獲得農(nóng)藥產(chǎn)品登記8個(gè);創(chuàng)制農(nóng)藥載體新材料7個(gè)，構(gòu)建24個(gè)對(duì)靶精準(zhǔn)智能釋藥技術(shù)通用平臺(tái);集成了59個(gè)主要農(nóng)作物重大病蟲草害防治單項(xiàng)技術(shù)和全程化學(xué)防治減量協(xié)同增效技術(shù)。相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)已在黑龍江、遼寧、河北、河南、廣西等多個(gè)省（自治區(qū)）驗(yàn)證示范和推廣應(yīng)用，示范面積4 300 km2。

1.2.2 天然綠色生物農(nóng)藥的合成生物學(xué)與組合合成技術(shù)

圍繞新農(nóng)藥活性分子的發(fā)掘，充分利用微生物資源及我國(guó)特有藥用植物資源構(gòu)建大容量活性組分庫(kù)和化合物庫(kù)，針對(duì)農(nóng)業(yè)病蟲害作用靶標(biāo)建立高通量的虛擬和實(shí)體篩選平臺(tái)，并基于活性代謝物開展合成途徑解析、結(jié)構(gòu)衍生優(yōu)化、高產(chǎn)菌株構(gòu)建等的合成生物學(xué)研究，以及綠色低成本制造工藝研究，同時(shí)建立并優(yōu)化目標(biāo)天然綠色生物農(nóng)藥結(jié)晶工藝及新型制劑研究，提高了生物農(nóng)藥品種穩(wěn)定性和利用率，實(shí)現(xiàn)示范生產(chǎn)和產(chǎn)品推廣。完成了10 265個(gè)微生物源與10 400個(gè)植物源組分代謝物庫(kù)的構(gòu)建，篩選獲得農(nóng)藥活性化合物204個(gè)。完成了印楝、川楝、苦皮藤3種殺蟲植物的基因組測(cè)序，部分挖掘了印楝素、川楝素、苦皮藤素的合成關(guān)鍵基因;開展了阿維菌素B2a的結(jié)晶工藝研究，有效提高了產(chǎn)品穩(wěn)定性，精品收率達(dá)80%，純度達(dá)90%;建立了整體生防技術(shù)解決方案2套，生物農(nóng)藥示范推廣面積超過8.8萬hm2。

1.2.3 天敵昆蟲防控技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)

針對(duì)天敵產(chǎn)品種類少、生產(chǎn)效率低、貨架期短、與現(xiàn)代植保機(jī)械不配套等技術(shù)瓶頸，挖掘天敵昆蟲資源，優(yōu)化人工飼料、替代寄主及發(fā)育調(diào)控技術(shù)，革新生產(chǎn)工藝，制定生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)?；a(chǎn)天敵昆蟲及捕食螨產(chǎn)品，探索糧經(jīng)作物天敵互作及協(xié)同控害技術(shù)。建立天敵擴(kuò)繁生產(chǎn)線14條，創(chuàng)制天敵昆蟲、捕食螨產(chǎn)品21種，擴(kuò)繁各類天敵3 500億頭;研發(fā)針對(duì)草地貪夜蛾的蠋蝽、益蝽等2種產(chǎn)品;完成天敵擴(kuò)繁與防效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)15項(xiàng);研發(fā)高效釋放配套設(shè)備7套，“一卵多蜂”“混合放蜂”“無人機(jī)釋放”等顯著提升釋放效率和防治效果;主動(dòng)對(duì)接專項(xiàng)中設(shè)立的集成示范類項(xiàng)目，在吉林、黑龍江、天津、山東、廣東、重慶等主產(chǎn)區(qū)示范推廣19.3萬hm2。

1.2.4 新型高效植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和生物除草劑研發(fā)

針對(duì)高效安全生物源調(diào)節(jié)劑、除草劑缺乏問題，研究發(fā)現(xiàn)一批新型的具有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)與除草功效的菌株和代謝產(chǎn)物，創(chuàng)制一批滿足作物生產(chǎn)重大需求的新產(chǎn)品，建立相應(yīng)的綠色高效生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的配套綜合應(yīng)用。獲得植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)和除草功效的微生物菌株50株，分離鑒定、篩選獲得植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)和除草活性代謝產(chǎn)物27個(gè)。進(jìn)行了冠菌素、海藻酸寡糖、赤霉素A4、氟芐硫縮誘醚、二氫赤霉素、甲基環(huán)丙烯、丁羥咯酮、戊羥咯草酮、齊整小核菌、辛酸等10個(gè)新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及劑型研究，其中10個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)入農(nóng)藥登記階段，新增4個(gè)產(chǎn)品獲得新農(nóng)藥登記試驗(yàn)證書。赤霉素A4完成了農(nóng)藥登記全部資料，取得原藥生產(chǎn)許可證，14羥基蕓苔素甾醇等6個(gè)產(chǎn)品獲得農(nóng)藥登記。建立了不同生態(tài)區(qū)主栽作物的生物調(diào)節(jié)劑和生物除草劑的應(yīng)用技術(shù)12套;制定省級(jí)技術(shù)規(guī)程3項(xiàng)。

1.2.5 種子、種苗與土壤處理技術(shù)及配套裝備研發(fā)

完成了主要糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物種子攜帶病原物檢測(cè)技術(shù)、主要蔬菜種子種苗攜帶病原物檢測(cè)技術(shù)和主要苗木、草莓、三七等種苗攜帶病原物檢測(cè)技術(shù)研究，共制定了水稻種子攜帶稻瘟病菌的環(huán)介導(dǎo)恒溫核酸擴(kuò)增檢測(cè)（loopmediated isothermal amplification， LAMP）等檢測(cè)技術(shù)規(guī)程21項(xiàng)。研發(fā)出高效低風(fēng)險(xiǎn)種子處理劑產(chǎn)品14個(gè)，完成2個(gè)種子處理懸浮劑產(chǎn)品登記，建成2條種子處理種衣劑生產(chǎn)線并投入生產(chǎn)。研發(fā)土壤處理新技術(shù)4項(xiàng)，明確了土壤厭氧消毒技術(shù)、土壤火焰消毒技術(shù)、氯化苦與生物熏蒸輪用技術(shù)、棉隆與乙蒜素輪用技術(shù)要點(diǎn)。完成了基于專家系統(tǒng)的智能化種子包衣裝備、智能多模式種子丸?；夹g(shù)裝備、種子干熱處理裝備、土壤高溫火焰處理裝備、土壤射頻處理裝備、固態(tài)和液態(tài)藥劑土壤處理裝備、化學(xué)土壤消毒裝備和廣角電噴式土壤熏蒸裝備的第二輪樣機(jī)試制，年度推廣裝備3 600多臺(tái)。2019年度累計(jì)開展示范應(yīng)用面積5.5萬hm2，主要在水稻、玉米、小麥等作物開展種子、種苗處理技術(shù)示范，其中寒地水稻惡苗病配套防治技術(shù)示范應(yīng)用面積4萬hm2;在蔬菜、中藥材等作物開展土壤處理技術(shù)示范，示范面積達(dá)到0.8萬hm2。

1.2.6 地面與航空高工效施藥技術(shù)及智能化裝備

項(xiàng)目針對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)植保作業(yè)中施藥裝備和技術(shù)落后、農(nóng)藥跑冒滴漏嚴(yán)重、裝備自主研發(fā)能力薄弱的問題，在施藥基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)適用于各種作物和地形環(huán)境的高工效、智能化的航空精準(zhǔn)施藥關(guān)鍵部件、裝備和技術(shù)，研發(fā)植保無人飛機(jī)專用藥劑和助劑，制定新產(chǎn)品或新技術(shù)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，開展規(guī)?；膽?yīng)用和示范，推動(dòng)植保專業(yè)化服務(wù)應(yīng)用模式的建立。目前，項(xiàng)目已研發(fā)航空施藥高工效智能化裝備15套，地面施藥裝備13套，研發(fā)植保無人飛機(jī)專用藥劑助劑15種，3年示范面積超過93.3萬hm2，制訂或發(fā)布植保無人飛機(jī)及地面裝備產(chǎn)品和施藥作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范22項(xiàng)。其中，植保無人飛機(jī)裝備的高效化、自動(dòng)化、智能化、施藥的精準(zhǔn)化程度取得了快速的進(jìn)步，作業(yè)效率可達(dá)0.2～0.3 km2/d，實(shí)現(xiàn)了全自主操控模式，并向智能化作業(yè)模式過渡;解決了航空噴灑作業(yè)中的重噴、漏噴問題;植保無人飛機(jī)國(guó)內(nèi)保有量和作業(yè)面積已從2016年的5 546架、192.1萬hm2次增長(zhǎng)到2019年的約5萬架、3 066.7萬hm2次。

1.2.7 高效低風(fēng)險(xiǎn)小分子農(nóng)藥和制劑研發(fā)與示范

針對(duì)農(nóng)藥品種老化、防效低、抗性嚴(yán)重等問題，克服天然仿生合成、不對(duì)稱合成和清潔生產(chǎn)等技術(shù)難點(diǎn)開發(fā)了環(huán)氧蟲啶、環(huán)吡氟草酮和丁吡嗎啉等3個(gè)擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新農(nóng)藥品種，并取得農(nóng)藥正式登記證書。其中，環(huán)氧蟲啶具有殺蟲譜廣、毒性低、活性高等特點(diǎn)，先后獲得美國(guó)和歐盟專利授權(quán)。環(huán)吡氟草酮是全球第一個(gè)可用于小麥田防除禾本科雜草的HPPD抑制劑類除草劑，對(duì)小麥安全性高、防除效果好，能夠解決小麥田抗性雜草危害嚴(yán)重、部分雜草無藥可防的難題，該產(chǎn)品已向美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等50多個(gè)國(guó)家申請(qǐng)專利。丁吡嗎啉對(duì)糧經(jīng)作物的疫病、霜霉病、炭疽病及煙草黑脛病等具有較好的保護(hù)和治療效果。環(huán)氧蟲啶、丁吡嗎啉已完成轉(zhuǎn)讓。

1.2.8 作物免疫調(diào)控與物理防控技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)

從誘導(dǎo)植物自身免疫、RNA干擾、物理防控角度出發(fā)，研制高效、安全、專一性強(qiáng)的新型生物防治技術(shù)和產(chǎn)品。挖掘高效免疫誘導(dǎo)子12個(gè)，確定其抗病、抗蟲、抗逆功能;獲得高效抗病蟲RNA靶標(biāo)基因81個(gè)。揭示免疫誘導(dǎo)劑、RNAi作用機(jī)制，紫外光、非發(fā)光材料等調(diào)控害蟲行為機(jī)理。研制免疫誘導(dǎo)劑、RNAi、物理防控新產(chǎn)品25個(gè)，“阿泰靈”等4個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的免疫誘導(dǎo)劑新產(chǎn)品獲得農(nóng)藥登記;建立了蛋白類、糖類及化合物類免疫誘導(dǎo)劑規(guī)?；a(chǎn)線和專用誘蟲燈、智能型誘蟲燈規(guī)?；a(chǎn)線8條，制定相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)。以免疫誘導(dǎo)劑為基礎(chǔ)，建立了免疫調(diào)控和物理防控綜合技術(shù)集成與應(yīng)用體系，進(jìn)行了蔬菜、馬鈴薯、蘋果、水稻等作物病蟲害的防控，示范推廣10萬hm2。

1.2.9 新型高效生物殺蟲劑研發(fā)

針對(duì)生物殺蟲劑研發(fā)資源篩選改良、工藝開發(fā)、產(chǎn)品登記推廣3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展研究。資源篩選改良方面，建立新篩選評(píng)價(jià)技術(shù)3項(xiàng)，篩選改造獲得高效株系35株，活性代謝產(chǎn)物16個(gè)，發(fā)現(xiàn)殺蟲相關(guān)功能基因23個(gè)，為新產(chǎn)品開發(fā)儲(chǔ)備了優(yōu)質(zhì)菌株、代謝產(chǎn)物、功能基因資源。生產(chǎn)工藝開發(fā)方面，建立新生產(chǎn)工藝6項(xiàng)，解決了生物殺蟲劑發(fā)酵生產(chǎn)過程中高能耗、高排放問題。產(chǎn)品登記推廣方面，利用上述主要活性代謝產(chǎn)物與菌株，研制完成新劑型5個(gè);生物殺蟲劑11個(gè)，獲得農(nóng)藥登記證11個(gè);利用上述產(chǎn)品，提出3項(xiàng)減藥理論及12項(xiàng)配套技術(shù)，產(chǎn)品與配套技術(shù)累計(jì)應(yīng)用示范22.8萬hm2次。

1.2.10 新型高效生物殺菌劑研發(fā)

圍繞生物殺菌劑產(chǎn)品種類少、防效不穩(wěn)定、劑型單一、制造成本高、高效使用技術(shù)缺乏等問題，開展了防病抗病生物資源及其活性物質(zhì)挖掘、高效生物殺菌劑及植物微生態(tài)制劑創(chuàng)制、低成本低污染制造工藝建立、高效應(yīng)用技術(shù)集成創(chuàng)新等研究。通過廣泛的生防資源收集、篩選、室內(nèi)和田間評(píng)價(jià)，獲得細(xì)菌、真菌、病毒等生防菌株超過200株;獲得微生物和植物源活性代謝產(chǎn)物近70個(gè)，其中先導(dǎo)化合物5個(gè);構(gòu)建了生防微生物高通量篩選技術(shù)及評(píng)價(jià)體系，包括國(guó)際上首個(gè)木霉多型鑒定系統(tǒng);創(chuàng)制安全高效的生物殺菌劑新產(chǎn)品12個(gè)，研制微生物新制劑20種;建立新劑型和配套應(yīng)用技術(shù)體系3種;研發(fā)低成本、低污染制造工藝3項(xiàng);獲得國(guó)家農(nóng)藥登記證5個(gè)，有8個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入農(nóng)藥登記程序。

2 標(biāo)志性成果

2.1 基礎(chǔ)理論領(lǐng)域

2.1.1 揭示了棉鈴蟲CYP6AE基因簇對(duì)順式氰戊菊酯和茚蟲威等藥劑敏感性影響機(jī)制

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所蔣紅云項(xiàng)目組采用反向遺傳與離體代謝相結(jié)合的新策略，發(fā)現(xiàn)CRISPRCas9介導(dǎo)的CYP6AE基因簇敲除棉鈴蟲品系對(duì)順式氰戊菊酯、茚蟲威兩種殺蟲劑和花椒毒素、2十三烷酮兩種植物次生性化合物的敏感性顯著提高，并鎖定參與解毒代謝的5個(gè)P450基因，證實(shí)CYP6AE基因簇在藥劑敏感性變化及寄主植物適應(yīng)性中的重要作用，為精準(zhǔn)快速選藥試劑盒的研究提供了重要線索[1]。

2.1.2 闡明了農(nóng)藥載藥體系在植株體內(nèi)劑量傳輸與分布規(guī)律

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所黃啟良項(xiàng)目組構(gòu)建了靜電作用、載藥顆粒結(jié)構(gòu)、環(huán)境因子調(diào)控的控制釋放載藥體系，首次研究了介孔二氧化硅納米載藥體系在黃瓜植株中的吸收、傳輸、代謝規(guī)律及殘留風(fēng)險(xiǎn)[2]，明確了納米載體可以調(diào)控農(nóng)藥的內(nèi)吸傳導(dǎo)，可食部分的殘留檢出低于國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.3 揭示了番茄灰霉病的分子調(diào)控機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院微生物研究所郭良棟項(xiàng)目組提出植物新型肽類激素PSK介導(dǎo)Ca2+信號(hào)與生長(zhǎng)素途徑調(diào)控番茄對(duì)灰霉病抗性的信號(hào)途徑，以及N癸?；呓z氨酸內(nèi)酯介導(dǎo)茉莉酸途徑調(diào)控番茄灰霉病防御機(jī)制，揭示了番茄灰霉病的致病分子調(diào)控機(jī)制，為利用根際細(xì)菌分泌物提高植物抗病性提供了理論基礎(chǔ)[3]。

2.1.4 揭示了sRNA負(fù)調(diào)控Bt殺線蟲蛋白欺騙宿主趨避行為新機(jī)制

昆蟲和線蟲等容易對(duì)生物農(nóng)藥中的活性成分產(chǎn)生趨避行為而導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品殺蟲效果降低，

中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所戈峰項(xiàng)目組以蘇云金芽胞桿菌和線蟲為模型，揭示了一種由sRNA介導(dǎo)的病原菌欺騙宿主趨避行為的新策略。發(fā)現(xiàn)一種新型sRNA通過在體外抑制Bt殺線蟲毒素Cry5B的表達(dá)以欺騙宿主的拒食行為，然而一旦進(jìn)入宿主體內(nèi)，抑制作用解除，Cry5B毒素可大量表達(dá)，從而幫助Bt更高效殺死宿主。該研究為高效速效Bt制劑開發(fā)提供了新策略，同時(shí)啟示在生物農(nóng)藥開發(fā)中需應(yīng)對(duì)靶標(biāo)害蟲的趨避行為，提高生物農(nóng)藥被取食的幾率，可大幅提高產(chǎn)品效果，進(jìn)一步減少化學(xué)農(nóng)藥用量[4]。

2.1.5 揭示了水稻農(nóng)藥根部施用的增效規(guī)律及調(diào)控機(jī)制

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所黃啟良項(xiàng)目組明確了水稻田農(nóng)藥根部施用的增效規(guī)律及調(diào)控機(jī)制?；诘湫偷乃咎锴o葉噴霧研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)藥藥液約80%沉積在冠層中上部，這對(duì)防控稻瘟病、二化螟、稻縱卷葉螟等有利;水稻基部沉積量不足20%，基部莖稈更是少于2%，這和水稻基部常發(fā)生稻飛虱、紋枯病等疫情現(xiàn)象形成落差[5]。研究團(tuán)隊(duì)利用生物可降解材料和控制釋放技術(shù)，構(gòu)建了基于有害生物為害時(shí)空規(guī)律的劑量傳遞與分布調(diào)控的緩釋粒劑型，研究了農(nóng)藥在水稻植株中的劑量傳輸及增效規(guī)律，并在田間進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證試驗(yàn)。結(jié)果表明，相比自防田，根施1次緩釋粒劑可省藥47%～65%，緩釋粒劑+破口藥可省藥31%～55%，緩釋粒劑+破口藥+齊穗藥可省藥5%～37%，減少用藥2次，增產(chǎn)9.6%。

2.2 共性關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域

2.2.1 精準(zhǔn)快速選藥技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)取得顯著成效

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所蔣紅云項(xiàng)目組以不同地域施藥水平差異所帶來的化學(xué)農(nóng)藥防治靶標(biāo)藥劑敏感性變化為基礎(chǔ)，針對(duì)群體、生化以及基因水平三級(jí)敏感性標(biāo)志物，開展選藥技術(shù)及試劑盒研制[67]。在群體水平上，采用藥膜法研制了65個(gè)殺蟲劑、抗性當(dāng)季快速檢測(cè)方法（resistance in season quick test， RISQ）研制成功6個(gè)除草劑的精準(zhǔn)快速選藥技術(shù)及試劑盒;在酶蛋白水平上，利用莽草酸和抗草甘膦基因（EPSPS）單邊特異性生物標(biāo)志物研制2個(gè)除草劑精準(zhǔn)快速生化選藥技術(shù);在基因水平上，利用LAMP技術(shù)研制了7個(gè)殺蟲劑、1個(gè)殺菌劑、1個(gè)除草劑的精準(zhǔn)快速選藥技術(shù)。殺蟲劑和殺螨劑群體水平選藥試劑盒田間檢測(cè)時(shí)間為1～3 h，相對(duì)于室內(nèi)生測(cè)選藥縮短了至少1 d，除草劑選藥時(shí)間從長(zhǎng)于30 d縮短到7～12 d（群體水平選藥試劑盒）、4 d（酶蛋白水平選藥試劑盒）和1.5 h（基因水平選藥試劑盒），殺菌劑從3 d以上縮短到70 min，提高了選藥效率。項(xiàng)目成功突破除草劑、殺菌劑田間選藥技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)作物病蟲草害田間快速選藥的全覆蓋，保證了化學(xué)農(nóng)藥的防效，使藥劑應(yīng)用從“外圍推薦”到“依田定制”。

2.2.2 植保無人飛機(jī)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化作業(yè)

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭玉彬項(xiàng)目組共研發(fā)15種型號(hào)的植保無人飛機(jī)產(chǎn)品，涵蓋了國(guó)內(nèi)油動(dòng)單旋翼、電動(dòng)單旋翼及電動(dòng)多旋翼等3種典型和先進(jìn)的機(jī)型。植保無人飛機(jī)產(chǎn)品的可靠性大大提高，已進(jìn)入大規(guī)模示范或作業(yè)階段。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操控，并具備了一定的智能化功能?？筛鶕?jù)預(yù)先測(cè)繪的作業(yè)邊界與設(shè)置的飛行參數(shù)，自動(dòng)規(guī)劃航線;一鍵啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)全程全自主飛行，具有斷點(diǎn)續(xù)噴功能等;采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法（realtime kinematic， RTK）差分定位系統(tǒng)，作業(yè)航跡精度提升至厘米級(jí)[8];支持大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)監(jiān)控及飛防服務(wù)的管理;3種機(jī)型都具備了仿地飛行與自主避障的功能，個(gè)別機(jī)型還具備夜間飛行與一控多機(jī)（多機(jī)協(xié)同作業(yè)）能力。實(shí)現(xiàn)了不重噴、不漏噴的作業(yè)要求，大幅提高了精準(zhǔn)施藥的能力和作業(yè)效率，為精準(zhǔn)噴灑與農(nóng)藥減施提供了可靠的作業(yè)平臺(tái)[9]。

2.2.3 首個(gè)抗植物病毒微生物免疫誘導(dǎo)蛋白產(chǎn)品“阿泰靈”獲農(nóng)藥正式登記

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所邱德文項(xiàng)目組利用植物天然免疫，通過蛋白提取技術(shù)、寡糖制備技術(shù)、先導(dǎo)化合物優(yōu)化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)[1011]，開發(fā)了6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑（“阿泰靈”）、5%寡糖·噻霉酮懸浮劑、24%甲噻·嗎啉胍懸浮劑3個(gè)擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品，并取得農(nóng)藥正式登記證書[1314]。其中，“阿泰靈”為我國(guó)自主研制的首個(gè)抗植物病毒的微生物源免疫誘導(dǎo)蛋白產(chǎn)品，其銷售在生物農(nóng)藥中名列前茅，被評(píng)為“2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部十大新產(chǎn)品”，打破了植物激活劑領(lǐng)域的國(guó)際壟斷。

2.2.4 鱗翅目/鞘翅目害蟲雙殺Bt工程菌G033A殺蟲劑獲得登記并規(guī)?；瘧?yīng)用

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所張杰項(xiàng)目組成功登記了我國(guó)首例基因工程微生物農(nóng)藥“蘇云金桿菌G033A”，這是國(guó)內(nèi)獲批登記的第一個(gè)基因工程生物殺蟲劑，也是我國(guó)第一個(gè)防治鞘翅目害蟲的Bt產(chǎn)品。該產(chǎn)品也在積極與兩減專項(xiàng)下游項(xiàng)目進(jìn)行緊密合作，在露地蔬菜、油菜、茶園、北方玉米化肥農(nóng)藥減施技術(shù)集成研究與示范等10個(gè)項(xiàng)目中進(jìn)行生物防治[16]，防治效果達(dá)到80%的同時(shí)，Bt產(chǎn)品防治田塊天敵昆蟲數(shù)量顯著高于化學(xué)殺蟲劑防治田塊，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益顯著，應(yīng)用前景良好。

2.2.5 自主創(chuàng)新微生物殺菌劑通過國(guó)家農(nóng)藥登記

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)王琦項(xiàng)目組首創(chuàng)泡騰片劑、粉塵劑、水分散粒劑等微生物殺菌劑新劑型;開發(fā)出以枯草芽胞桿菌、解淀粉芽胞桿菌為有效成分的微生物殺菌劑新產(chǎn)品12個(gè)，有效防治小麥全蝕病，水稻紋枯病、稻瘟病，水稻白葉枯病、細(xì)菌性條斑病，馬鈴薯黃萎病，瓜類白粉病，番茄灰霉病、黃萎病、葉霉病和枯萎病，茄子黃萎病，黃瓜根腐病，辣椒疫病，西瓜枯萎病，香蕉枯萎病等16種作物病害。通過國(guó)家農(nóng)藥登記新產(chǎn)品4個(gè)，國(guó)家農(nóng)藥登記待審產(chǎn)品3個(gè)，1個(gè)產(chǎn)品成功擴(kuò)作登記防治病害5種。解決了小麥全蝕病、水稻白葉枯病和細(xì)菌性條斑病、馬鈴薯黃萎病、番茄黃萎病、黃瓜根腐病、茄子黃萎病、西瓜枯萎病、香蕉枯萎病等9種病害無微生物農(nóng)藥可防的難題。

2.2.6 自主創(chuàng)新一批植物生物調(diào)節(jié)劑產(chǎn)品

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)段留生項(xiàng)目組創(chuàng)制了冠菌素[13]、海藻酸寡糖、赤霉素A4、14羥基蕓苔素甾醇等一批新產(chǎn)品，均進(jìn)入了農(nóng)藥登記階段。其中生物延緩劑/抗倒伏劑、抗逆誘導(dǎo)劑冠菌素，構(gòu)建了發(fā)酵高產(chǎn)的基因工程菌，發(fā)酵水平超過300 mg/L，突破了提取純化、農(nóng)業(yè)應(yīng)用、制劑開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，建立了主要作物抗旱、抗低溫和耐鹽堿、生物延緩/抗倒伏和脫葉催熟[14]的促生長(zhǎng)增產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)。赤霉素A4完成了農(nóng)藥登記全部資料，取得了原藥生產(chǎn)許可證;14羥基蕓苔素甾醇原藥和制劑獲得了農(nóng)藥登記。生物調(diào)節(jié)劑冠菌素系列專利技術(shù)已完成轉(zhuǎn)讓合作企業(yè)。

2.2.7 創(chuàng)制了草地貪夜蛾防控天敵昆蟲產(chǎn)品

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所張禮生項(xiàng)目組針對(duì)草地貪夜蛾在我國(guó)發(fā)生、擴(kuò)散和為害的防治需求，在云南、貴州、福建、湖南等發(fā)生區(qū)調(diào)查資源，選出蠋蝽、益蝽、夜蛾黑卵蜂等10余種可用天敵，進(jìn)行捕食功能反應(yīng)和寄生能力評(píng)價(jià)?；谌斯わ暳?、替代獵物技術(shù)，在貴州和河北各建立完善了1條蠋蝽、益蝽擴(kuò)繁生產(chǎn)線，優(yōu)化擴(kuò)繁工藝參數(shù)，建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，迅速實(shí)現(xiàn)了對(duì)天敵昆蟲的大規(guī)模擴(kuò)繁。起草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，申報(bào)專利4項(xiàng)，2019年累計(jì)擴(kuò)繁蠋蝽70萬頭。田間和室內(nèi)試驗(yàn)表明，每頭蠋蝽成蟲一天內(nèi)可捕食約60頭草地貪夜蛾3齡幼蟲、或30頭4齡幼蟲、或8～9頭6齡幼蟲，可滿足防控需求[15]。

2.2.8 構(gòu)建了區(qū)域土壤熏蒸消毒技術(shù)體系及服務(wù)模式

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所曹坳程項(xiàng)目組圍繞三七土傳病害和連作障礙問題，集成輪作降氮、土壤熏蒸、微生物修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)，聯(lián)合政府和企業(yè)建立“政策引導(dǎo)、科技支撐、企業(yè)參與、農(nóng)民受益”的科技扶貧新模式，將三七輪作間隔年限縮短至3～5年。項(xiàng)目連續(xù)3年在云南省文山、丘北、馬關(guān)開展技術(shù)推廣，2019年技術(shù)示范面積累計(jì)10 050 hm2。試驗(yàn)顯示，連作三七土壤未經(jīng)土壤熏蒸，三七于移栽一年后全部死亡;土壤熏蒸后，移栽后三七死苗率顯著降低;土壤熏蒸處理顯著提高二年生連作三七的株高、葉片長(zhǎng)寬、須根長(zhǎng)、剪口長(zhǎng)寬、主根長(zhǎng)寬及主根生物量等性狀，主根鮮重增加了84%，干重增加111%。經(jīng)第三方檢測(cè)，熏蒸后連作三七植株和土壤中均無藥劑殘留，三七品質(zhì)與傳統(tǒng)種植相比無顯著差異，農(nóng)藥殘留和重金屬檢測(cè)結(jié)果低于國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)[16]。

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（責(zé)任編輯：張文蔚）