问题:传统农药“有效与无效并喷”带来成本与生态双重压力。
农业生产中,部分常见农药以外消旋体形式进入市场,即同一化学物质的两种镜像结构混合存在。
由于生物靶标具有手性识别特征,往往只有其中一侧能发挥除草、杀虫等作用,另一侧则贡献有限甚至可能增加残留与非靶标风险。
现实表现为“药量上去了、效果未必成比例提升”,农户投入增加,面源污染防控压力随之上升。
原因:手性分离与定向合成难度高,制约精准农药供给。
手性农药要实现“只用有效成分”,核心在于高选择性合成或高效拆分:既要保证光学纯度,又要兼顾成本、工艺安全与规模化可行性。
长期以来,国际上依托成熟的精细化工与生物医药研发基础,在手性催化与产业链配套方面起步早、积累深,形成技术优势。
我国推进绿色农业与农药减量增效,对高效低风险产品需求快速增长,但部分关键催化体系、放大工艺与连续化清洁生产仍存在“卡点”。
影响:手性农药有望从源头降低用药强度,提升防治精准度。
业内普遍认为,面向病虫草害的防控正在从“广谱覆盖”走向“精准打击”。
当有效构型比例提升,单位剂量的防效可增强,有助于减少重复施药与总用药量;同时,残留与环境相容性指标更易优化,有利于水稻田等生态敏感区域的可持续治理。
以贵州大学绿色农药全国重点实验室的研究为例,科研团队在实验室条件下围绕草地贪夜蛾等农业害虫的有效成分筛选与手性合成展开探索,目标直指“提高有效性、减少无效施用”。
对策:以自主创新品种与清洁工艺打通“从实验到田间”的链条。
贵州大学手性农药科研团队近年来研发出创新品种氟砜草胺,这是一种面向水稻田杂草治理的高效除草剂,具有活性较高、残留较低、环境相容性较好等特点,应用方式更为灵活,可用于茎叶处理并兼具一定土壤活性,对南方籼稻与东北粳稻等不同种植区表现出较好的安全性。
2024年9月,氟砜草胺获得农业农村部正式登记,为产业化落地迈出关键一步。
在产业化推进中,团队将攻关重点放在“放大后仍保持高光学纯度与清洁生产”上。
针对生产环节的关键瓶颈,研发以天然氨基酸衍生物为核心的催化氧化体系,用于氟砜草胺清洁制备,使产品光学纯度由54%提升至90%以上,并实现吨级规模生产。
有关数据表明,该产品目前累计推广使用面积达2000万亩次,创造经济价值超过5亿元,体现出绿色农药以技术进步带动农业降本增效的现实意义。
前景:协同创新与场景拓展将成为手性农药走向“更广覆盖”的关键。
业内人士认为,绿色转型背景下,手性农药不仅是单一产品突破,更是研发、制造与应用体系升级:一方面需要与植保、农化企业共同解决连续化生产、质量稳定性、成本控制等工程化问题;另一方面要完善田间应用方案与科学用药指导,推动在不同作物、不同生态区形成可复制的综合解决方案。
随着我国对粮食安全、生态环境和农产品质量安全的综合要求不断提升,手性农药有望在除草、杀虫、杀菌等领域加速渗透,成为减药增效的重要技术路径。
从跟跑到并跑,贵州大学手性农药科研团队的创新实践,折射出我国绿色农业科技的发展轨迹。
在保障国家粮食安全、推进农业绿色转型的时代命题下,这样的自主创新不仅关乎技术突破,更关系到中国农业的可持续发展。
当越来越多的绿色农药走进田间地头,我们有理由相信,科技创新正在为端稳中国人的饭碗提供更加坚实的支撑。