植物源农药是指利用植物有机体的全部或部分有机物质及其次生代谢物加工而成的制剂,包括从植物中提取的活性成分、植物本身和按活性结构合成的化合物及衍生物。传统化学农药的大量,甚至过量使用对环境造成了严重的污染,同时随着食物链的传递,最终会对人体的健康造成各种各样的危害,因而安全无污染、环境友好型的植物源农药越来越受到重视。
常见植物源农药的分布区域极其植物各部位有效成分含量
植物名称
原产地
自然分布情况
国内分布情况
印楝
印度、缅甸等
印度、巴基斯坦、孟加拉国、西非以及南美洲等热带亚热带干旱地区
引种种植,目前主要产地为海南、广东、云南、四川等地
除虫菊
伊朗、达尔马第亚和阿尔卑斯山等
在世界各地均有分布,但大部分作物生长在肯尼亚、坦桑尼亚和澳大利亚
引种种植,现陕西、黑龙江、湖南、四川、广东等地均有栽培
苦参
中国南北各省区
在印度、日本、朝鲜、俄罗斯西伯利亚等地
全国均有分布,主要分布在甘肃、宁夏、内蒙、河北、河南、黑龙江等地区,种植主产于山西、河北、河南等地
苦豆子
内蒙古、宁夏、甘肃、新疆、西藏等
原苏联、阿富汗、伊朗、土耳其、巴基斯坦和印度北部
主要分布在中国西北部,北由内蒙古高原经阿尔善高原、哈密盆地、吐鲁番盆地至准噶尔盆地之间,两带之间则呈间断状分布
蛇床子
中国和越南
中国华东、西南、西北、华北、东北地区。朝鲜、越南、北美及欧洲国家
全国各地均有分布
油樟
中国(华中植物区)
主要分布于四川宜宾,湖北、湖南和陕西等地有少量分布
有效成分
植物各部位含量
印楝素
除虫菊素
存在于头花中,每朵花中含有0.4%~2%的除虫菊素。除虫菊素I和Ⅱ占除虫菊素总量的60%~70%,I约占35%,Ⅱ约占32%
苦参碱
苦参、苦豆子
蛇床子素
桉叶素
存在于油樟的根、茎、叶中,油樟叶含油率高达3.8%~4.5%,比香樟树叶含油率(1.5%)高1~2倍,油樟油中1,8-桉叶油素的含量在47%~59%之间
植物源农药的研发和应用
植物源农药广为人知的是其杀虫的功能,除了杀虫功能外,植物源农药还有杀线虫、杀菌和除草等功效,值得被进一步发掘和重视,这才能真正迎来生物农药的时代。
1杀虫
就以印楝素为例,印楝素有较广的杀虫谱,能防治十字花科蔬菜上的小菜蛾、菜青虫和斜纹夜蛾,以及茶树茶毛虫,柑橘作物上的潜叶蛾、红蜘蛛、锈蜘蛛、蚜虫、粉虱和各类蝗虫等害虫。然而杀虫谱广,研究报道有效并不能说明实际田间在杀灭害虫上有切实的效果。印楝素会影响和干扰害虫的取食嗅觉或味觉,致使害虫拒绝或停止进食,同样也会影响害虫的荷尔蒙水平,致使害虫发育不全或停止发育。目前国内印楝素产品含量普遍偏低,使用浓度在10mg/kg左右或更低,有研究和实践表明,印楝素起到趋避和拒食的作用的有效浓度在20mg/kg左右。也就是说在实际田间应用中,对如印楝素等植物源生物农药的有效成分含量达到多少才能发挥出杀虫作用,并且兼顾用药成本,需要更加系统指导。
2防控线虫
植物源农药在防控线虫的作用上也有报道。Hassan等专家研究发现120mg/L印楝水提物,对大豆根结线虫有明显的抑制作用,对幼虫孵化抑制率为75%,幼虫死亡率为100%,对雌性成虫降低百分率为83%,对包囊为80%,此外,印楝干叶提取物对番茄根结线虫有显著的抑制作用。从白花除虫菊中获得的化合物具有杀线虫和抑菌活性。苦参碱作为“杀线一号”的原料防治松材线虫。
3杀菌
对于植物源杀菌剂方面,中国的研究历史还比较短,早期的研究主要还是进行筛选。随着近年来一些学者对植物杀菌抑菌研究的深入,也已经发现了多种效果优良的杀菌植物材料,部分已经形成产品。目前植物源除草剂的主要研究方向是从异株克生化合物中筛选出具有高活性的先导化合物,再人工修饰优化合成新型高效的植物源除草剂。
4除草、杀螨和其他额外效果
据统计,迄今为止全球已发现30多个科的植物中具有除草活性的天然化合物近百种,根据除草活性划分主要有天然羧酸类、醌酚类、三酮类、萜烯类、生物碱类、香豆素类、噻吩类、二苯醚类。
在植物源杀螨剂的研究中国基本处于筛选阶段,有研究发现很多具有杀虫活性的植物也有一定的杀螨作用,且作用效果较好,主要有楝科、茄科、豆科、菊科、瑞香科和唇形科、伞形科、茄科等植物。近年来,中国很多学者对具有丰富的植物资源的地区进行了杀螨活性研究,并取得了一定的研究成果。
我国虽然在植物源杀虫剂的研究方面取得了一定的突破,但仍有很多问题亟待解决:
·目前已取得登记资格的植物源杀虫剂虽不少,但实际生产的厂家很少甚至没有厂家生产,很多登记的植物源杀虫剂仍处于空缺状态,在生产实践中应用的也仍然很少;
·我国对植物源农药的筛选范围不够广泛,目前主要集中在楝科、豆科等植物范围,而且筛选地区仅涉及到全国局部地区;
·中国植物源杀虫剂为主,但研究面较宽,研究深度不够尤其是对有效成分在其分子结构、理化性质、毒理实验、构效关系等方面的系统研究;
·在植物源农药的研究也不够全面,主要用于杀虫、杀菌、除草,对于杀螨及植物源安全剂方面研究仍比较少。
现阶段采购生物农药的两大主体一是政府采购,二是有机基地为了有机认证才必须使用一点生物农药,这个市场尚未真正崭露头角,其的价值认知远远被低估。研究层面和认知层面双管齐下,扩大植物源原药生产,制剂开发,从而推动市场发展。
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