? ? ? ?全球水稻種植面積1.6億hm2(24億畝),90%在亞洲,位居前10位的國家為印度、中國、印度尼西亞、孟加拉國、越南、泰國、緬甸、菲律賓、巴西、日本。
? ? ? ?中國水稻種植面積3,000萬hm2(4.5億畝),占其糧食種植面積的27%,主要稻作區6個:(1)華中雙季稻作區:作為最大的稻作區,占全國水稻面積61%,包括蘇、滬、浙、皖、贛、湘、鄂、川等8個省的全部或大部,以及陜、豫2省南部。(2)華南雙季稻作區:占全國水稻種植面積17%,主要包括閩、粵、桂、滇的南部以及臺灣省、海南省和南海諸島全部。(3)東北早熟單季稻稻作區:是我國緯度最高的稻作區域,占全國水稻面積的9%,位于遼東半島和長城以北,大興安嶺以東,及內蒙古東北部。(4)西南高原單雙季稻作區:占全國水稻面積的8%,地處云貴和青藏高原,黔東湘西高原。(5)華北單季稻作區:占全國水稻面積的4%,位于秦嶺、淮河以北,長城以南,關中平原以東,包括京、津、冀、魯、豫大部和晉、陜、蘇、皖的部分地區。(6)西北干燥區單季稻作區:占全國水稻面積的1%,位于大興安嶺以西,長城、祁連山與青藏高原以北。
01? ?水稻主要害蟲及其發生概況
? ? ? ?據農業農村部第654號公告《一類農作物病蟲害名錄(2023年)》顯示,水稻害蟲稻飛虱[褐飛虱(Nilaparvata lugens)和白背飛虱(Sogatella furcifera)]、稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis)、二化螟(Chilo suppressalis)均屬于發生廣泛、危害嚴重、社會關注及防控艱巨的一類害蟲,必需化學防治。二化螟屬本地越冬害蟲,稻縱卷葉螟和飛虱是遷飛性害蟲,還有大螟、三化螟、稻苞蟲、稻象甲等非一類害蟲。
? ? ? 根據全國農技中心2023年全國水稻重大病蟲害發生趨勢預報,我國水稻病蟲害將呈偏重發生態勢,發生面積7,733萬hm2(11.6億畝次)。其中,蟲害發生面積5,400萬hm2(8.0億畝次),病害發生面積2,400萬hm2(3.6億畝次);稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟、水稻紋枯病偏重發生,稻瘟病、稻曲病中等發生,三化螟、水稻病毒病偏輕發生。稻飛虱在南方稻區總體偏重發生,全國發生面積2,000萬hm2(3.0億畝次)。其中,白背飛虱在華南西部和東部、西南東部偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,000萬hm2(1.5億畝次);褐飛虱在華南、江南、長江中下游沿江及以南稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,000萬hm2(1.5億畝次)。稻縱卷葉螟在華南東部、江南、長江下游稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,333萬hm2(2.0億畝次)。二化螟在江南、長江中游單雙季稻混栽區大發生,西南北部、華南北部稻區偏重發生,其他大部稻區中等發生,全國發生面積1,467萬hm2(2.2億畝次)。三化螟在華南南部、西南西北部稻區中等發生,南方其他稻區偏輕至輕發生,全國發生面積53萬hm2(800萬畝次)。灰飛虱、大螟、稻稈潛蠅、黏蟲、臺灣稻螟、水稻跗線螨、稻粉虱等其他蟲害在部分稻區有一定程度發生,其中大螟、水稻跗線螨在華南中部稻區呈上升趨勢,新發蟲害稻粉虱在華南稻區有一定發生面積;全國發生面積467萬hm2(7,000萬畝次)
? ? ? 據農業農村部第654號公告《一類農作物病蟲害名錄(2023年)》顯示,水稻害蟲稻飛虱[褐飛虱(Nilaparvata lugens)和白背飛虱(Sogatella furcifera)]、稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis)、二化螟(Chilo suppressalis)均屬于發生廣泛、危害嚴重、社會關注及防控艱巨的一類害蟲,必需化學防治。二化螟屬本地越冬害蟲,稻縱卷葉螟和飛虱是遷飛性害蟲,還有大螟、三化螟、稻苞蟲、稻象甲等非一類害蟲。
? ? ? 根據全國農技中心2023年全國水稻重大病蟲害發生趨勢預報,我國水稻病蟲害將呈偏重發生態勢,發生面積7,733萬hm2(11.6億畝次)。其中,蟲害發生面積5,400萬hm2(8.0億畝次),病害發生面積2,400萬hm2(3.6億畝次);稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟、水稻紋枯病偏重發生,稻瘟病、稻曲病中等發生,三化螟、水稻病毒病偏輕發生。稻飛虱在南方稻區總體偏重發生,全國發生面積2,000萬hm2(3.0億畝次)。其中,白背飛虱在華南西部和東部、西南東部偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,000萬hm2(1.5億畝次);褐飛虱在華南、江南、長江中下游沿江及以南稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,000萬hm2(1.5億畝次)。稻縱卷葉螟在華南東部、江南、長江下游稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,333萬hm2(2.0億畝次)。二化螟在江南、長江中游單雙季稻混栽區大發生,西南北部、華南北部稻區偏重發生,其他大部稻區中等發生,全國發生面積1,467萬hm2(2.2億畝次)。三化螟在華南南部、西南西北部稻區中等發生,南方其他稻區偏輕至輕發生,全國發生面積53萬hm2(800萬畝次)。灰飛虱、大螟、稻稈潛蠅、黏蟲、臺灣稻螟、水稻跗線螨、稻粉虱等其他蟲害在部分稻區有一定程度發生,其中大螟、水稻跗線螨在華南中部稻區呈上升趨勢,新發蟲害稻粉虱在華南稻區有一定發生面積;全國發生面積467萬hm2(7,000萬畝次)。
02? ?水稻害蟲殺蟲劑主要類型
? ? ? 根據殺蟲劑抗性行動委員會(IRAC)作用機制和我國殺蟲劑產品迭代分為:(1)有機磷類,如敵百蟲、毒死蜱、對硫磷,作用機理分組G01B(Group簡寫G,下同),乙酰膽堿酯酶抑制劑,部分高毒品種已被淘汰;(2)氨基甲酸酯類,如殘殺威、克百威,作用機制分組G01A,乙酰膽堿酯酶抑制劑,部分高毒品種已被淘汰;(3)擬除蟲菊酯類,如氯菊酯、溴氰菊酯、氯氟氰菊酯,作用機理分組G03,鈉離子通道調節劑,因水生生物風險不能用于水稻(醚菊酯除外);(4)新煙堿類,如吡蟲啉、噻蟲嗪,作用機制分組G4,煙堿乙酰膽堿受體競爭性調節劑,主要防治刺吸式口器害蟲;(5)雙酰胺類,如氯蟲苯甲酰胺,作用機制分組G28,魚尼丁受體調節劑;(6)阿維菌素類,作用機制分組G6,谷氨酸門控氯離子通道變構調節劑;(7)間二酰胺/異噁唑類,作用機制分組G30,γ-氨基丁酸(簡稱GABA)門控氯離子通道變構調節劑;(8)其他類,如茚蟲威,作用機制分組G22A,電壓門控鈉離子通道阻滯劑;(9)多殺菌素類,作用機制分組G5,煙堿乙酰膽堿受體位點I變構調節劑。
2.1? 防治螟蟲的藥劑迭代及前五大類藥劑
? ? ? 2000年前防治螟蟲以有機磷和沙蠶毒素類殺蟲單為主,后甲胺磷、水胺硫磷等有機磷類品種因高毒而被淘汰,殺蟲單因用量大、抗性等原因淡出市場,中毒有機磷毒死蜱、三唑磷等占主導。2000—2008年,德國拜耳的氟蟲腈進入中國市場用于防治螟蟲,后因蜜蜂、水生生物毒性等原因被限制使用。2009—2017年,原杜邦現富美實的氯蟲苯甲酰胺進入中國市場替代氟蟲腈防治螟蟲,產生了顯著效益,2018年起因水稻主產區特別是華中稻區抗藥性問題突出被限用。2018年至今,阿維菌素類成為主打藥劑,其有效成分用量已從最初的每667 m2不到1 g提增到10~20 g。抗性二化螟到了無藥可用的地步。近幾年防治螟蟲前五大類藥劑為:(1)雙酰胺類:氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺、四唑蟲酰胺、四氯蟲酰胺、硫蟲酰胺;(2)阿維菌素類:阿維菌素、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(簡稱“甲維鹽”);(3)有機磷類:三唑磷、毒死蜱、乙酰甲胺磷;(4)多殺菌素類:多殺霉素、乙基多殺菌素;(5)茚蟲威等其他類:茚蟲威、甲氧蟲酰肼等。
2.2? 防治飛虱的藥劑迭代及前五大類藥劑
? ? ? 防治稻飛虱的主要藥劑有新煙堿類(G4A、4C、4E、4F)和噻嗪酮(G16)、吡蚜酮(G9B)等。褐飛虱和白背飛虱對藥劑的敏感性不同,以褐飛虱為例,處于高抗水平的有吡蟲啉、噻蟲嗪,處于中抗水平的呋蟲胺,處于低抗水平的有氟啶蟲胺腈、烯啶蟲胺、三氟苯嘧啶。噻嗪酮經過近30年的應用已處于高抗水平,吡蚜酮處于中高抗水平。綜合分析,近幾年防治稻飛虱的前五大類藥劑為:(1)三氟苯嘧啶(G4E),介離子類殺蟲劑;(2)吡蚜酮,因其獨特的作用機制和抗性機制,即使產生了中高等水平抗性,仍可限制性使用;(3)新煙堿類部分品種如烯啶蟲胺(G4A)仍處于低水平抗性,往往與吡蚜酮復配使用;(4)有機磷中低毒品種如毒死蜱;(5)氟啶蟲胺腈(G4C)。
03? ?水稻害蟲化學防治技術現狀與面臨挑戰
3.1? 水稻主要害蟲的抗藥性現狀
? ? ? 全國農技中心自2008年起,持續組織全國范圍內的抗性藥監測與評估,包括稻飛虱(褐飛虱、白背飛虱、灰飛虱)對吡蟲啉、噻嗪酮、吡蚜酮等藥劑,二化螟、稻縱卷葉螟對氯蟲苯甲酰胺、有機磷、阿維菌素等藥劑,具體可參考每年的全國農業有害生物抗藥性監測報告。
3.1.1? 二化螟對氯蟲苯甲酰胺的抗藥性情況
? ? ? 氯蟲苯甲酰胺2009年進入中國市場,用于防治二化螟,市場表現優秀。至2012年開始在江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南等省部分地區監測到二化螟對氯蟲苯甲酰胺的抗性種群,抗性倍數(簡稱RR,下同)為9.6~9.7,屬低水平抗性。2013—2014年,上述地區種群抗性倍數為5.6~78,處于低到中等水平抗性。2015—2017年,浙江東部沿海地區、江西環鄱陽湖地區、湖南南部地區種群抗性倍數為16~259,屬于中至高水平抗性。2018—2022年,江西、安徽、浙江大部分雙季稻區、湖南中東部、湖北東南部、廣東和廣西種群的抗性倍數為152~2,060,產生了極高水平的抗性。
? ? ? 筆者在田間試驗期間調研了解到,氯蟲苯甲酰胺在高抗地區基本無效,生產上主打藥劑是阿維菌素。2022年監測結果表明:對阿維菌素為敏感至高水平抗性(抗性倍數0.6~386.6),其中江西環鄱陽湖地區、浙江東部沿海地區、湖南中南部和湖北武穴種群為中等至高水平抗性(抗性倍數12.4~386.6),且阿維菌素抗性呈上升的擴展趨勢。阿維菌素制劑含量主要有3%、5%、10%,防治二化螟的登記劑量為15 g a.i./hm2,生產上實際使用劑量已提高至150~300 g a.i./hm2。
3.1.2? 褐飛虱的抗藥性情況
? ? ? 2010—2022年,處于低抗水平的藥劑有烯啶蟲胺、氟啶蟲胺腈、三氟苯嘧啶,處于中抗水平的藥劑有呋蟲胺、吡蚜酮、毒死蜱,處于高抗或極高抗水平的藥劑有吡蟲啉、噻蟲嗪、噻嗪酮。2022年監測地區褐飛虱種群對新煙堿類藥劑吡蟲啉、噻蟲嗪、噻嗪酮為高水平抗性(抗性倍數分別為>2,000、>500、>1,000);對呋蟲胺、吡蚜酮為中等至高水平抗性(抗性倍數分別為36.4~153.4、87.7~226.0);對毒死蜱為中等水平抗性(抗性倍數19.8~50.6);對烯啶蟲胺、氟啶蟲胺腈為低至中等水平抗性(抗性倍數分別為6.6~44.4、5.6~51.1);對三氟苯嘧啶為敏感至中等水平抗性(抗性倍數2.2~6.8)。生產上防治褐飛虱以三氟苯嘧啶、烯啶蟲胺與吡蚜酮的復配制劑為主。
3.2? 環境生態安全
? ? ? 隨著綠色高質量發展的需要,對農藥的要求也是越來越高,在防控有害生物確保糧食高產豐產的同時,需要對哺乳動物、環境有益生物、環境生態(土壤、水)、食品安全等進行評估。農藥的發展經歷了從無到有、從高毒到低毒、從高劑量(1,500 g a.i./hm2)到低劑量(15~150 g a.i./hm2)的變化過程,因此,經過反復評估,國家有計劃地淘汰了高毒產品如甲胺磷、水胺硫磷、克百威等,禁用了對環境有益生物影響大的產品如氟蟲腈、氟苯蟲酰胺等產品。
? ? ? 甲胺磷、水胺硫磷、氟蟲腈、氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素等產品在二化螟防治中發揮了積極的作用,遺憾的是,甲胺磷和水胺硫磷等有機磷殺蟲劑因高毒原因、氟蟲腈因對蜜蜂高毒和水生生物毒性以及水和土壤中降解慢等原因被禁用,氯蟲苯甲酰胺因抗性問題在相關區域被限用,阿維菌素因過量使用導致殘留以及對水生生物的風險,也被高度關注。因此,全國農業技術推廣服務中心提出了二化螟分區治理策略:在高抗地區(主要為單雙季稻混栽區)要停止使用氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素等藥劑;在中抗及以下地區要限制氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素、三唑磷、毒死蜱等藥劑的使用次數,每種藥劑每季限用1次;輪換使用乙基多殺菌素、雙酰肼類等藥劑。
? ? ? 此外,新煙堿類藥劑對蜜蜂的安全風險也備受關注。
3.3? 飛防技術
? ? ? 隨著新技術的發展,我國施藥方式發生了快速演變,2012—2016年我國植保無人機處于試驗階段,2016年開始進入高速發展階段。到2022年底,植保無人機保有量達15萬架,防治面積10,400萬hm2次,接近我國總防治面積的1/4,植保無人機的保有量和防治面積均居世界首位。無人機飛防替代人工噴霧,表現出巨大優勢:(1)飛防速度快、效率高;(2)解決因作物高大、防治設備落后等難題;(3)解決防治力量不足問題,且防治費用低;(4)節約用水,人工噴霧用水15~50 L/667 m2,飛防僅為1~2 L/667 m2。
其面臨挑戰:(1)專門的劑型;(2)噴霧飄移及控制技術;(3)施藥作業規范,質量檢測技術及相關產品。
04? ?水稻害蟲防治解決方案
? ? ? 根據農作物病蟲害防治條例,農作物病蟲害防治實行預防為主、綜合防治的方針,堅持政府主導、屬地負責、分類管理、科技支撐、綠色防控。有組織地開展農作物病蟲害抗藥性監測評估。為農業生產經營者提供農作物病蟲害預防控制技術培訓、指導、服務。指導農業生產經營者選用抗病、抗蟲品種,采用包衣、拌種、消毒處理措施,采取合理輪作、深耕除草、覆蓋除草、土壤消毒、清除農作物病殘體等健康栽培管理措施,預防農作物病蟲害。
? ? ? 針對一類病蟲害需要化學防治的情況,化學藥劑需要具有如下特點:(1)活性高效,用量15~150 g a.i./hm2;(2)環境友好,對有益生物、水生生物風險低;(3)生態綠色,對土壤和水系友好;(4)有利于食品安全,特別是低殘留。基于以上4個特點,需要行業和企業創制綠色農藥為農業生產保駕護航。以下是創制殺蟲劑環丙氟蟲胺為解決抗性二化螟的案例。
4.1? 水稻二化螟解決方案
? ? ? 環丙氟蟲胺,由南通泰禾化工股份有限公司自主研發,2017年起,針對江西、湖南等地二化螟對氯蟲苯甲酰胺產生極高抗性導致無藥可用的痛點而創制。其中文通用名由全國農藥標準化技術委員會批準,英文通用名cyproflanilide由國際標準化組織(ISO)農藥命名技術委員會批準,已獲得中國、日本、澳大利亞、韓國、印度、美國、加拿大、俄羅斯、南非、以色列專利授權。環丙氟蟲胺具有高效、廣譜、安全等特點,特別適合于抗性治理:(1)高效,環丙氟蟲胺具有優異的胃毒、觸殺活性,速效性好,起效快,持效期長,在30~60 g a.i./hm2劑量時對二化螟,特別是對江西、湖南地區抗性二化螟具有優良防效;(2)廣譜,環丙氟蟲胺可用于防治鱗翅目、鞘翅目和纓翅目等害蟲,在15~60 g a.i./hm2劑量時對二化螟、稻縱卷葉螟、甜菜夜蛾、小菜蛾、草地貪夜蛾、蘋果小卷葉蛾、鞘翅目跳甲、纓翅目薊馬等害蟲均具有優異防效;(3)安全,環丙氟蟲胺與溴蟲氟苯雙酰胺作用機理相同,但因結構改變(引入環丙甲基)而對魚、藻、溞的安全性得到明顯改善,成為水稻田殺蟲劑的潛力大品;(4)作用機制新穎,與主要競品如氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素、乙基多殺菌素、茚蟲威等均無交互抗性。
? ? ? 環丙氟蟲胺2020—2023年的研發試驗和藥效登記試驗、2022—2023年企業示范試驗、2023全國農業技術推廣服務中心組織的湖南、江西、安徽的示范試驗均表明:環丙氟蟲胺對江西、湖南、浙江、安徽等高抗區域二化螟仍處于敏感水平,RR值為0.5~2.7;相同條件下,氯蟲苯甲酰胺的RR值為1.0~2,706.4(表1)。環丙氟蟲胺在30~60 g a.i./hm2劑量時對二化螟具有優良防效,特別是二化螟抗性高的區域如湖南、江西、浙江、安徽及湖北等地區田間防效達90%以上,是替代氯蟲苯甲酰胺和互補阿維菌素的理想產品。
表1? 2020—2023年環丙氟蟲胺和氯蟲苯甲酰胺對不同地區二化螟種群的RR值
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? ? ? 基于預防為主、綜合防治的原則,抗性二化螟的解決方案如下:二化螟種群對殺蟲劑抗性分布具有明顯地域性,應采取分區治理措施。物理防治方案建議低茬收割和深水滅蛹,生物防治方案建議性誘控殺和栽種抗蟲品種,化學防治方案建議加強監測后合理分區、選擇不同作用機制的藥劑、開展早期防控以減少大田期施藥的次數以及加強用藥指導和培訓等。
4.2? 化防藥劑迭代,唯有創新
? ? ? 抗性演變和新農藥創制的情況表明,抗性的產生速度遠比新農藥創制速度快,因此,只有加強綠色農藥創制,特別是開發全新作用機制的產品,與害蟲賽跑,與抗性賽跑,才能為農業生產提供強有力的保障物資即農藥產品。下面介紹未來3~5年防治螟蟲和飛虱藥劑新品種的趨勢供大家參考。
4.2.1? 螟蟲藥劑
? ? ? 在繼雙酰胺類藥劑G28之后,極具潛力的作用機制是G30,該類已經商品化的有效成分有日產化學的氟噁唑酰胺(fluxametamide)、日本三井的溴蟲氟苯雙酰胺(broflanilide),在登記管道中的化合物除泰禾的環丙氟蟲胺外,還有先正達的異噁唑蟲酰胺(isocycloseram)、揚農化工的多氟蟲雙酰胺(piperflanilide),清原農冠的噁唑氟蟲胺(isoflualanam)。未來幾年,G30藥劑或將成為二化螟防治的首選,也相信會有新作用機制的藥劑被創制出來。
4.2.2? 飛虱藥劑
? ? ? 新煙堿類殺蟲劑是防治飛虱的主流藥劑,因蜜蜂風險和抗性問題之后,出現了介離子殺蟲劑三氟苯嘧啶,近年來已出現結構新穎且作用機制新穎的有效成分,如日本明治的flupyrimin,屬G4F組,對水生生物和蜜蜂相對安全,用量60~150 g a.i./hm2;日本住友的oxazosulfyl,作用機制未分組,水稻育苗箱用150~300 g a.i./hm2;日本農藥株式會社的苯嘧蟲噁烷(benzpyrimoxan),作用機制屬蛻皮激素滴度干擾劑(ecdysone titer disruptor),未分組,對水生生物和蜜蜂安全,用量100 g a.i./hm2。未來,隨著新技術和新農藥創制的發展,必將有越來越多的新作用機制的殺蟲劑出現。
05? 結 論
? ? ? 水稻是我國主要糧食作物,水稻螟蟲和飛虱都屬我國一類害蟲,化學防治是關鍵技術,需要國家、行業、企業聯合起來并高度重視,堅持預防為主,綜合防臺,科學合理用藥,積極主動推進綠色農藥創制,為糧食穩定高產提供高質量保障。
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? ? ? ?全球水稻種植面積1.6億hm2(24億畝),90%在亞洲,位居前10位的國家為印度、中國、印度尼西亞、孟加拉國、越南、泰國、緬甸、菲律賓、巴西、日本。
? ? ? ?中國水稻種植面積3,000萬hm2(4.5億畝),占其糧食種植面積的27%,主要稻作區6個:(1)華中雙季稻作區:作為最大的稻作區,占全國水稻面積61%,包括蘇、滬、浙、皖、贛、湘、鄂、川等8個省的全部或大部,以及陜、豫2省南部。(2)華南雙季稻作區:占全國水稻種植面積17%,主要包括閩、粵、桂、滇的南部以及臺灣省、海南省和南海諸島全部。(3)東北早熟單季稻稻作區:是我國緯度最高的稻作區域,占全國水稻面積的9%,位于遼東半島和長城以北,大興安嶺以東,及內蒙古東北部。(4)西南高原單雙季稻作區:占全國水稻面積的8%,地處云貴和青藏高原,黔東湘西高原。(5)華北單季稻作區:占全國水稻面積的4%,位于秦嶺、淮河以北,長城以南,關中平原以東,包括京、津、冀、魯、豫大部和晉、陜、蘇、皖的部分地區。(6)西北干燥區單季稻作區:占全國水稻面積的1%,位于大興安嶺以西,長城、祁連山與青藏高原以北。
01? ?水稻主要害蟲及其發生概況
? ? ? ?據農業農村部第654號公告《一類農作物病蟲害名錄(2023年)》顯示,水稻害蟲稻飛虱[褐飛虱(Nilaparvata lugens)和白背飛虱(Sogatella furcifera)]、稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis)、二化螟(Chilo suppressalis)均屬于發生廣泛、危害嚴重、社會關注及防控艱巨的一類害蟲,必需化學防治。二化螟屬本地越冬害蟲,稻縱卷葉螟和飛虱是遷飛性害蟲,還有大螟、三化螟、稻苞蟲、稻象甲等非一類害蟲。
? ? ? 根據全國農技中心2023年全國水稻重大病蟲害發生趨勢預報,我國水稻病蟲害將呈偏重發生態勢,發生面積7,733萬hm2(11.6億畝次)。其中,蟲害發生面積5,400萬hm2(8.0億畝次),病害發生面積2,400萬hm2(3.6億畝次);稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟、水稻紋枯病偏重發生,稻瘟病、稻曲病中等發生,三化螟、水稻病毒病偏輕發生。稻飛虱在南方稻區總體偏重發生,全國發生面積2,000萬hm2(3.0億畝次)。其中,白背飛虱在華南西部和東部、西南東部偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,000萬hm2(1.5億畝次);褐飛虱在華南、江南、長江中下游沿江及以南稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,000萬hm2(1.5億畝次)。稻縱卷葉螟在華南東部、江南、長江下游稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,333萬hm2(2.0億畝次)。二化螟在江南、長江中游單雙季稻混栽區大發生,西南北部、華南北部稻區偏重發生,其他大部稻區中等發生,全國發生面積1,467萬hm2(2.2億畝次)。三化螟在華南南部、西南西北部稻區中等發生,南方其他稻區偏輕至輕發生,全國發生面積53萬hm2(800萬畝次)。灰飛虱、大螟、稻稈潛蠅、黏蟲、臺灣稻螟、水稻跗線螨、稻粉虱等其他蟲害在部分稻區有一定程度發生,其中大螟、水稻跗線螨在華南中部稻區呈上升趨勢,新發蟲害稻粉虱在華南稻區有一定發生面積;全國發生面積467萬hm2(7,000萬畝次)
? ? ? 據農業農村部第654號公告《一類農作物病蟲害名錄(2023年)》顯示,水稻害蟲稻飛虱[褐飛虱(Nilaparvata lugens)和白背飛虱(Sogatella furcifera)]、稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis)、二化螟(Chilo suppressalis)均屬于發生廣泛、危害嚴重、社會關注及防控艱巨的一類害蟲,必需化學防治。二化螟屬本地越冬害蟲,稻縱卷葉螟和飛虱是遷飛性害蟲,還有大螟、三化螟、稻苞蟲、稻象甲等非一類害蟲。
? ? ? 根據全國農技中心2023年全國水稻重大病蟲害發生趨勢預報,我國水稻病蟲害將呈偏重發生態勢,發生面積7,733萬hm2(11.6億畝次)。其中,蟲害發生面積5,400萬hm2(8.0億畝次),病害發生面積2,400萬hm2(3.6億畝次);稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟、水稻紋枯病偏重發生,稻瘟病、稻曲病中等發生,三化螟、水稻病毒病偏輕發生。稻飛虱在南方稻區總體偏重發生,全國發生面積2,000萬hm2(3.0億畝次)。其中,白背飛虱在華南西部和東部、西南東部偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,000萬hm2(1.5億畝次);褐飛虱在華南、江南、長江中下游沿江及以南稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,000萬hm2(1.5億畝次)。稻縱卷葉螟在華南東部、江南、長江下游稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1,333萬hm2(2.0億畝次)。二化螟在江南、長江中游單雙季稻混栽區大發生,西南北部、華南北部稻區偏重發生,其他大部稻區中等發生,全國發生面積1,467萬hm2(2.2億畝次)。三化螟在華南南部、西南西北部稻區中等發生,南方其他稻區偏輕至輕發生,全國發生面積53萬hm2(800萬畝次)。灰飛虱、大螟、稻稈潛蠅、黏蟲、臺灣稻螟、水稻跗線螨、稻粉虱等其他蟲害在部分稻區有一定程度發生,其中大螟、水稻跗線螨在華南中部稻區呈上升趨勢,新發蟲害稻粉虱在華南稻區有一定發生面積;全國發生面積467萬hm2(7,000萬畝次)。
02? ?水稻害蟲殺蟲劑主要類型
? ? ? 根據殺蟲劑抗性行動委員會(IRAC)作用機制和我國殺蟲劑產品迭代分為:(1)有機磷類,如敵百蟲、毒死蜱、對硫磷,作用機理分組G01B(Group簡寫G,下同),乙酰膽堿酯酶抑制劑,部分高毒品種已被淘汰;(2)氨基甲酸酯類,如殘殺威、克百威,作用機制分組G01A,乙酰膽堿酯酶抑制劑,部分高毒品種已被淘汰;(3)擬除蟲菊酯類,如氯菊酯、溴氰菊酯、氯氟氰菊酯,作用機理分組G03,鈉離子通道調節劑,因水生生物風險不能用于水稻(醚菊酯除外);(4)新煙堿類,如吡蟲啉、噻蟲嗪,作用機制分組G4,煙堿乙酰膽堿受體競爭性調節劑,主要防治刺吸式口器害蟲;(5)雙酰胺類,如氯蟲苯甲酰胺,作用機制分組G28,魚尼丁受體調節劑;(6)阿維菌素類,作用機制分組G6,谷氨酸門控氯離子通道變構調節劑;(7)間二酰胺/異噁唑類,作用機制分組G30,γ-氨基丁酸(簡稱GABA)門控氯離子通道變構調節劑;(8)其他類,如茚蟲威,作用機制分組G22A,電壓門控鈉離子通道阻滯劑;(9)多殺菌素類,作用機制分組G5,煙堿乙酰膽堿受體位點I變構調節劑。
2.1? 防治螟蟲的藥劑迭代及前五大類藥劑
? ? ? 2000年前防治螟蟲以有機磷和沙蠶毒素類殺蟲單為主,后甲胺磷、水胺硫磷等有機磷類品種因高毒而被淘汰,殺蟲單因用量大、抗性等原因淡出市場,中毒有機磷毒死蜱、三唑磷等占主導。2000—2008年,德國拜耳的氟蟲腈進入中國市場用于防治螟蟲,后因蜜蜂、水生生物毒性等原因被限制使用。2009—2017年,原杜邦現富美實的氯蟲苯甲酰胺進入中國市場替代氟蟲腈防治螟蟲,產生了顯著效益,2018年起因水稻主產區特別是華中稻區抗藥性問題突出被限用。2018年至今,阿維菌素類成為主打藥劑,其有效成分用量已從最初的每667 m2不到1 g提增到10~20 g。抗性二化螟到了無藥可用的地步。近幾年防治螟蟲前五大類藥劑為:(1)雙酰胺類:氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺、四唑蟲酰胺、四氯蟲酰胺、硫蟲酰胺;(2)阿維菌素類:阿維菌素、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(簡稱“甲維鹽”);(3)有機磷類:三唑磷、毒死蜱、乙酰甲胺磷;(4)多殺菌素類:多殺霉素、乙基多殺菌素;(5)茚蟲威等其他類:茚蟲威、甲氧蟲酰肼等。
2.2? 防治飛虱的藥劑迭代及前五大類藥劑
? ? ? 防治稻飛虱的主要藥劑有新煙堿類(G4A、4C、4E、4F)和噻嗪酮(G16)、吡蚜酮(G9B)等。褐飛虱和白背飛虱對藥劑的敏感性不同,以褐飛虱為例,處于高抗水平的有吡蟲啉、噻蟲嗪,處于中抗水平的呋蟲胺,處于低抗水平的有氟啶蟲胺腈、烯啶蟲胺、三氟苯嘧啶。噻嗪酮經過近30年的應用已處于高抗水平,吡蚜酮處于中高抗水平。綜合分析,近幾年防治稻飛虱的前五大類藥劑為:(1)三氟苯嘧啶(G4E),介離子類殺蟲劑;(2)吡蚜酮,因其獨特的作用機制和抗性機制,即使產生了中高等水平抗性,仍可限制性使用;(3)新煙堿類部分品種如烯啶蟲胺(G4A)仍處于低水平抗性,往往與吡蚜酮復配使用;(4)有機磷中低毒品種如毒死蜱;(5)氟啶蟲胺腈(G4C)。
03? ?水稻害蟲化學防治技術現狀與面臨挑戰
3.1? 水稻主要害蟲的抗藥性現狀
? ? ? 全國農技中心自2008年起,持續組織全國范圍內的抗性藥監測與評估,包括稻飛虱(褐飛虱、白背飛虱、灰飛虱)對吡蟲啉、噻嗪酮、吡蚜酮等藥劑,二化螟、稻縱卷葉螟對氯蟲苯甲酰胺、有機磷、阿維菌素等藥劑,具體可參考每年的全國農業有害生物抗藥性監測報告。
3.1.1? 二化螟對氯蟲苯甲酰胺的抗藥性情況
? ? ? 氯蟲苯甲酰胺2009年進入中國市場,用于防治二化螟,市場表現優秀。至2012年開始在江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南等省部分地區監測到二化螟對氯蟲苯甲酰胺的抗性種群,抗性倍數(簡稱RR,下同)為9.6~9.7,屬低水平抗性。2013—2014年,上述地區種群抗性倍數為5.6~78,處于低到中等水平抗性。2015—2017年,浙江東部沿海地區、江西環鄱陽湖地區、湖南南部地區種群抗性倍數為16~259,屬于中至高水平抗性。2018—2022年,江西、安徽、浙江大部分雙季稻區、湖南中東部、湖北東南部、廣東和廣西種群的抗性倍數為152~2,060,產生了極高水平的抗性。
? ? ? 筆者在田間試驗期間調研了解到,氯蟲苯甲酰胺在高抗地區基本無效,生產上主打藥劑是阿維菌素。2022年監測結果表明:對阿維菌素為敏感至高水平抗性(抗性倍數0.6~386.6),其中江西環鄱陽湖地區、浙江東部沿海地區、湖南中南部和湖北武穴種群為中等至高水平抗性(抗性倍數12.4~386.6),且阿維菌素抗性呈上升的擴展趨勢。阿維菌素制劑含量主要有3%、5%、10%,防治二化螟的登記劑量為15 g a.i./hm2,生產上實際使用劑量已提高至150~300 g a.i./hm2。
3.1.2? 褐飛虱的抗藥性情況
? ? ? 2010—2022年,處于低抗水平的藥劑有烯啶蟲胺、氟啶蟲胺腈、三氟苯嘧啶,處于中抗水平的藥劑有呋蟲胺、吡蚜酮、毒死蜱,處于高抗或極高抗水平的藥劑有吡蟲啉、噻蟲嗪、噻嗪酮。2022年監測地區褐飛虱種群對新煙堿類藥劑吡蟲啉、噻蟲嗪、噻嗪酮為高水平抗性(抗性倍數分別為>2,000、>500、>1,000);對呋蟲胺、吡蚜酮為中等至高水平抗性(抗性倍數分別為36.4~153.4、87.7~226.0);對毒死蜱為中等水平抗性(抗性倍數19.8~50.6);對烯啶蟲胺、氟啶蟲胺腈為低至中等水平抗性(抗性倍數分別為6.6~44.4、5.6~51.1);對三氟苯嘧啶為敏感至中等水平抗性(抗性倍數2.2~6.8)。生產上防治褐飛虱以三氟苯嘧啶、烯啶蟲胺與吡蚜酮的復配制劑為主。
3.2? 環境生態安全
? ? ? 隨著綠色高質量發展的需要,對農藥的要求也是越來越高,在防控有害生物確保糧食高產豐產的同時,需要對哺乳動物、環境有益生物、環境生態(土壤、水)、食品安全等進行評估。農藥的發展經歷了從無到有、從高毒到低毒、從高劑量(1,500 g a.i./hm2)到低劑量(15~150 g a.i./hm2)的變化過程,因此,經過反復評估,國家有計劃地淘汰了高毒產品如甲胺磷、水胺硫磷、克百威等,禁用了對環境有益生物影響大的產品如氟蟲腈、氟苯蟲酰胺等產品。
? ? ? 甲胺磷、水胺硫磷、氟蟲腈、氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素等產品在二化螟防治中發揮了積極的作用,遺憾的是,甲胺磷和水胺硫磷等有機磷殺蟲劑因高毒原因、氟蟲腈因對蜜蜂高毒和水生生物毒性以及水和土壤中降解慢等原因被禁用,氯蟲苯甲酰胺因抗性問題在相關區域被限用,阿維菌素因過量使用導致殘留以及對水生生物的風險,也被高度關注。因此,全國農業技術推廣服務中心提出了二化螟分區治理策略:在高抗地區(主要為單雙季稻混栽區)要停止使用氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素等藥劑;在中抗及以下地區要限制氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素、三唑磷、毒死蜱等藥劑的使用次數,每種藥劑每季限用1次;輪換使用乙基多殺菌素、雙酰肼類等藥劑。
? ? ? 此外,新煙堿類藥劑對蜜蜂的安全風險也備受關注。
3.3? 飛防技術
? ? ? 隨著新技術的發展,我國施藥方式發生了快速演變,2012—2016年我國植保無人機處于試驗階段,2016年開始進入高速發展階段。到2022年底,植保無人機保有量達15萬架,防治面積10,400萬hm2次,接近我國總防治面積的1/4,植保無人機的保有量和防治面積均居世界首位。無人機飛防替代人工噴霧,表現出巨大優勢:(1)飛防速度快、效率高;(2)解決因作物高大、防治設備落后等難題;(3)解決防治力量不足問題,且防治費用低;(4)節約用水,人工噴霧用水15~50 L/667 m2,飛防僅為1~2 L/667 m2。
其面臨挑戰:(1)專門的劑型;(2)噴霧飄移及控制技術;(3)施藥作業規范,質量檢測技術及相關產品。
04? ?水稻害蟲防治解決方案
? ? ? 根據農作物病蟲害防治條例,農作物病蟲害防治實行預防為主、綜合防治的方針,堅持政府主導、屬地負責、分類管理、科技支撐、綠色防控。有組織地開展農作物病蟲害抗藥性監測評估。為農業生產經營者提供農作物病蟲害預防控制技術培訓、指導、服務。指導農業生產經營者選用抗病、抗蟲品種,采用包衣、拌種、消毒處理措施,采取合理輪作、深耕除草、覆蓋除草、土壤消毒、清除農作物病殘體等健康栽培管理措施,預防農作物病蟲害。
? ? ? 針對一類病蟲害需要化學防治的情況,化學藥劑需要具有如下特點:(1)活性高效,用量15~150 g a.i./hm2;(2)環境友好,對有益生物、水生生物風險低;(3)生態綠色,對土壤和水系友好;(4)有利于食品安全,特別是低殘留。基于以上4個特點,需要行業和企業創制綠色農藥為農業生產保駕護航。以下是創制殺蟲劑環丙氟蟲胺為解決抗性二化螟的案例。
4.1? 水稻二化螟解決方案
? ? ? 環丙氟蟲胺,由南通泰禾化工股份有限公司自主研發,2017年起,針對江西、湖南等地二化螟對氯蟲苯甲酰胺產生極高抗性導致無藥可用的痛點而創制。其中文通用名由全國農藥標準化技術委員會批準,英文通用名cyproflanilide由國際標準化組織(ISO)農藥命名技術委員會批準,已獲得中國、日本、澳大利亞、韓國、印度、美國、加拿大、俄羅斯、南非、以色列專利授權。環丙氟蟲胺具有高效、廣譜、安全等特點,特別適合于抗性治理:(1)高效,環丙氟蟲胺具有優異的胃毒、觸殺活性,速效性好,起效快,持效期長,在30~60 g a.i./hm2劑量時對二化螟,特別是對江西、湖南地區抗性二化螟具有優良防效;(2)廣譜,環丙氟蟲胺可用于防治鱗翅目、鞘翅目和纓翅目等害蟲,在15~60 g a.i./hm2劑量時對二化螟、稻縱卷葉螟、甜菜夜蛾、小菜蛾、草地貪夜蛾、蘋果小卷葉蛾、鞘翅目跳甲、纓翅目薊馬等害蟲均具有優異防效;(3)安全,環丙氟蟲胺與溴蟲氟苯雙酰胺作用機理相同,但因結構改變(引入環丙甲基)而對魚、藻、溞的安全性得到明顯改善,成為水稻田殺蟲劑的潛力大品;(4)作用機制新穎,與主要競品如氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素、乙基多殺菌素、茚蟲威等均無交互抗性。
? ? ? 環丙氟蟲胺2020—2023年的研發試驗和藥效登記試驗、2022—2023年企業示范試驗、2023全國農業技術推廣服務中心組織的湖南、江西、安徽的示范試驗均表明:環丙氟蟲胺對江西、湖南、浙江、安徽等高抗區域二化螟仍處于敏感水平,RR值為0.5~2.7;相同條件下,氯蟲苯甲酰胺的RR值為1.0~2,706.4(表1)。環丙氟蟲胺在30~60 g a.i./hm2劑量時對二化螟具有優良防效,特別是二化螟抗性高的區域如湖南、江西、浙江、安徽及湖北等地區田間防效達90%以上,是替代氯蟲苯甲酰胺和互補阿維菌素的理想產品。
表1? 2020—2023年環丙氟蟲胺和氯蟲苯甲酰胺對不同地區二化螟種群的RR值
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? ? ? 基于預防為主、綜合防治的原則,抗性二化螟的解決方案如下:二化螟種群對殺蟲劑抗性分布具有明顯地域性,應采取分區治理措施。物理防治方案建議低茬收割和深水滅蛹,生物防治方案建議性誘控殺和栽種抗蟲品種,化學防治方案建議加強監測后合理分區、選擇不同作用機制的藥劑、開展早期防控以減少大田期施藥的次數以及加強用藥指導和培訓等。
4.2? 化防藥劑迭代,唯有創新
? ? ? 抗性演變和新農藥創制的情況表明,抗性的產生速度遠比新農藥創制速度快,因此,只有加強綠色農藥創制,特別是開發全新作用機制的產品,與害蟲賽跑,與抗性賽跑,才能為農業生產提供強有力的保障物資即農藥產品。下面介紹未來3~5年防治螟蟲和飛虱藥劑新品種的趨勢供大家參考。
4.2.1? 螟蟲藥劑
? ? ? 在繼雙酰胺類藥劑G28之后,極具潛力的作用機制是G30,該類已經商品化的有效成分有日產化學的氟噁唑酰胺(fluxametamide)、日本三井的溴蟲氟苯雙酰胺(broflanilide),在登記管道中的化合物除泰禾的環丙氟蟲胺外,還有先正達的異噁唑蟲酰胺(isocycloseram)、揚農化工的多氟蟲雙酰胺(piperflanilide),清原農冠的噁唑氟蟲胺(isoflualanam)。未來幾年,G30藥劑或將成為二化螟防治的首選,也相信會有新作用機制的藥劑被創制出來。
4.2.2? 飛虱藥劑
? ? ? 新煙堿類殺蟲劑是防治飛虱的主流藥劑,因蜜蜂風險和抗性問題之后,出現了介離子殺蟲劑三氟苯嘧啶,近年來已出現結構新穎且作用機制新穎的有效成分,如日本明治的flupyrimin,屬G4F組,對水生生物和蜜蜂相對安全,用量60~150 g a.i./hm2;日本住友的oxazosulfyl,作用機制未分組,水稻育苗箱用150~300 g a.i./hm2;日本農藥株式會社的苯嘧蟲噁烷(benzpyrimoxan),作用機制屬蛻皮激素滴度干擾劑(ecdysone titer disruptor),未分組,對水生生物和蜜蜂安全,用量100 g a.i./hm2。未來,隨著新技術和新農藥創制的發展,必將有越來越多的新作用機制的殺蟲劑出現。
05? 結 論
? ? ? 水稻是我國主要糧食作物,水稻螟蟲和飛虱都屬我國一類害蟲,化學防治是關鍵技術,需要國家、行業、企業聯合起來并高度重視,堅持預防為主,綜合防臺,科學合理用藥,積極主動推進綠色農藥創制,為糧食穩定高產提供高質量保障。
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