加利福尼亚州(以下简称加州)是美国农业生产和出口的第一大州,也是美国农业科技最发达的州。2017年,加州的农业产值超过了500亿美元,占美国总产值的13.4%,农产品出口额达205.6亿美元。加州具有得天独厚的自然条件,占据了美国西海岸2/3的广袤版图,跨越10个纬度,包含了温带、亚热带等多个气候带,并且具有海洋性气候特征,使得农业产区光照充足、土壤肥沃、水源充沛,适合多数作物的种植,辅之以先进的农业现代化配套措施,使得加州农业雄踞世界前列。全面了解加州农药的使用现状和未来趋势,对我国农药市场具有重要的指导意义。
本文根据美国加州农药管理局统计发表的数据,对加州2012-2018年各大类农药在农业生产中的使用情况进行了较为详细的分析,包括农业生产中的使用量(有效成分的用量,以下简称使用量)、农业生产中的农药的累计使用面积(以下简称使用面积)和单位使用面积(农业生产中的使用量除以使用面积)。
本文主要以农药的使用面积为依据,结合2018年农药的使用数据,对美国加州农药的使用情况进行阐述,以期对我国农业生产用药带来参考价值和借鉴作用。
2000-2018年之间,美国加州各类农药使用的整体使用情况如图1、2所示,按照农药的使用量,由多到少依次为杀虫/杀菌剂(同时兼具杀菌、杀虫活性的同一种农药)、熏蒸剂、杀虫剂、除草剂、杀菌剂和其他(主要包括植物生长调节剂、杀鼠剂、杀螨剂、杀软体动物剂等)。按照农药的使用面积,由多到少依次为杀虫剂、除草剂、杀菌剂、杀虫/杀菌剂、其他和熏蒸剂。自1990年有数据统计以来,农药的使用量和使用面积每年都有不同程度的波动。其原因包括种植面积的变化、作物病虫害的流行、气候条件的变化、作物经济价值的波动和相应法规发生变动等。对过去二十余年农药使用量的回归分析表明,农药总使用量没有明显增加或减少。2018年使用量排前十的农药品种分别为硫磺、矿物油、1,3-D、N-甲基硫代氨基甲酸钾、机油乳剂、氯化苦、草甘膦钾盐、草甘膦异丙胺盐、氢氧化钙和威百亩。
同时兼具杀菌、杀虫活性的杀虫/杀菌剂是使用量最大的农药,其使用量近年来保持稳定,基本维持在2500吨左右。硫磺是使用面积最大的杀虫/杀菌剂,其使用面积约占杀虫/杀菌剂总使用面积的93%。2018年,硫磺的使用量约占前100种农药使用量总和的24.9%,位居榜首。
使用面积最大的农药是杀虫剂,自2009年起,杀虫剂、除草剂、杀菌剂的使用面积均有不同幅度的增长,其中杀虫剂增长速率最快,相比于2009年增长了约86.5%,除草剂与杀菌剂分别增长了30.3%,78.1%。
熏蒸剂是单位面积用药量最大的农药类型,2018年单位面积用药量达10.6千克/亩,是近年单位面积用药量的最大值。2000-2018年,熏蒸剂的总使用量位居第二,但2015年开始,熏蒸剂的使用量逐年减少,截至2018年,与2015年相比使用量减少了15.7%。熏蒸剂防治谱较广,对大多数的生物具有毒杀或抑制作用。熏蒸剂主要在密闭空间内使用,可以有效减少农药的飘移,避免环境污染。如仓库等场所使用较多,也广泛应用于土壤熏蒸消毒,可以有效地防治地下害虫和土传植物病原线虫、真菌和细菌等。
除草剂的使用量基本保持稳定,约为1200吨,但使用面积自2009年开始,逐年增长,截至2018年,增长了约30.3%。综合近年使用数据,广泛使用的除草剂有草甘膦、乙氧氟草醚、百草枯、二甲戊乐灵、草铵膦、苯嘧磺草胺等,其中苯嘧磺草胺2009年才投入使用,为原卟啉原氧化酶抑制剂,主要用于防治阔叶类杂草,属于灭杀性除草剂,对草甘膦等已经产生抗性的杂草也具有良好的防除效果。
01、杀虫/杀菌剂
2012-2018年,杀虫/杀菌剂使用面积总体情况如图3所示。使用面积最大的农药品种依次是硫磺、机油乳剂、高岭土、石硫合剂和印楝油,硫磺的使用面积居首位,约占年总使用面积的93%。2018年,硫磺的使用量达到2.2万吨,占2018年农药总使用量的23.2%。硫磺同时兼具杀虫、杀菌、杀螨等农用活性,当硫磺作为杀菌剂时,属于多位点保护性杀菌剂,即在植物体未发病前,将药物喷涂于植物表面,形成致密的保护膜,保护植物免受病原菌的侵染。硫磺杀菌剂对病原菌没有选择性,对植物体不具有治疗活性,且作用靶标位点不单一,故不容易产生抗性,这是硫磺制剂至今大面积使用的重要原因。
02、杀菌剂
03、熏蒸剂
04、除草剂
05、杀虫剂
06、前20位农药品种的变化
2012~2018年使用面积一直位于前20的农药品种有铜制剂、唑菌胺酯、嘧菌酯、硫磺、机油乳剂、阿维菌素、高效氯氟氰菊酯、吡虫啉、甲氧虫酰肼、联苯菊酯、氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素、螺虫乙酯、草甘膦、乙氧氟草醚、百草枯和二甲戊乐灵。2015年,草铵膦和肟菌酯分别以33万公顷和26万的使用面积位列第19和20位,将原有的吡草醚与丙环唑淘汰出局;2017年,氟吡菌酰胺使用面积增加,最终以37万公顷的使用面积进入前20,替换了原有的肟菌酯;到2018年,肟菌酯的使用面积又发生了增长,以35万公顷的使用面积再次回到第20位,苯嘧磺草胺最终以33万公顷的使用面积出局。
07、与我国农药使用情况对比分析
我国农药的使用与美国加州存在显著的差异,根据农药有效成分统计数据,2015年我国农药使用量29.95万吨,到2018年使用量为26.84万吨,2015至2018年我国农药使用量减少3.16万吨,减幅10.6%。2015年我国农作物总播种面积1.668亿公顷,单位面积农药使用量1.795千克/公顷,2018年农作物总播种面积1.659亿公顷,单位面积农药使用量1.618千克/公顷,单位面积农药使用量减幅9.9%。据公开数据显示,2018年美国加州地区农药使用量9.48万吨,农药使用覆盖面积为0.427亿公顷,单位面积使用量为2.22千克/公顷,通过数据看出我国农药单位面积使用量显著低于美国加州地区。
自2015年以来,我国农药使用总量呈下降趋势,其中杀虫剂总量总体下降,主要是有机磷类杀虫剂的用量降低,双酰胺类、新烟碱类等新型杀虫剂的用量大幅上升;除草剂总量持平略增,杀菌剂用量基本持平,农药助剂用量在显著增加,种衣剂增长速度较快。此外生物农药,特别是微生物农药的用量持续增长,我国生物农药的使用趋势与加州一致,截至2018年,加州生物农药的使用量约为3800吨,是2000年使用量的4.6倍。生物农药具有安全、无毒副作用、与环境相容性好等化学农药所不能媲美的优势,在其不断的创新与进步中,未来将迎来更加广阔的发展空间。
08、结语
加州是美国农业第一大州,是美国现代化农业发展的缩影,也是美国现代化农业发展的先进代表,通过对加州农药使用情况的分析,有助于我国植保和农药从业人员科学开展农药使用,为病虫害绿色防控提供指导;此外及时了解世界上发达国家和地区农药使用动态,对制定我国农药管理和发展战略也具有重要的参考价值和指导意义。