武雯,陸爽,黃蘭淇,陳秀,張正煒*
(1. 上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,上海 201201;2. 上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,上海 201103;3. 上海市農(nóng)藥檢定所,上海 201103)
葡萄品種多樣、外形美觀且營養(yǎng)價(jià)值豐富,是世界范圍內(nèi)種植面積位居前列的優(yōu)質(zhì)鮮食水果之一。并且更因其所特有的優(yōu)異加工屬性而被賦予極高的商業(yè)價(jià)值,葡萄酒更是備受世界各國消費(fèi)者青睞。葡萄適應(yīng)性強(qiáng)、分布區(qū)域廣泛,在我國也有著悠久的栽培歷史和發(fā)展?jié)摿ΑkS著人民生活水平的提高,人們對葡萄的需求量逐年增加,推動(dòng)了我國葡萄種植業(yè)的快速發(fā)展。特別是改革開放以來,我國葡萄產(chǎn)業(yè)依靠科技創(chuàng)新發(fā)展,不斷突破地域限制,在非適宜區(qū)拓展葡萄種植,也取得了很好的效益[1-3]。2019年,我國葡萄園面積已達(dá)72.62萬 hm2,產(chǎn)量達(dá)1419.54萬 t[4]。
我國大部分葡萄產(chǎn)區(qū)都處在東亞季風(fēng)區(qū),夏季炎熱多雨,病蟲害較多,危害嚴(yán)重。特別是高溫高濕的南方地區(qū),葡萄更易感病。自20世紀(jì)50年代至今,逐步發(fā)現(xiàn)危害我國葡萄的病害已知40多種,其中危害嚴(yán)重或局部地區(qū)較嚴(yán)重的10種左右,例如葡萄白腐病、炭疽病、黑痘病、霜霉病、白粉病、灰霉病等。21世紀(jì)后,隨著病害診斷技術(shù)的發(fā)展,鑒定出了大量新的病害種類,如葡萄潰瘍病、酸腐病等。并且隨著新型栽培模式的推出和栽培區(qū)域的擴(kuò)大,一些次要病害上升為主要病害,例如灰霉病和白粉病為害加重,果實(shí)成熟期由白腐病、炭疽病、黑曲霉病等病害造成的果實(shí)腐爛嚴(yán)重[5]。
早在19世紀(jì)80年代,法國波爾多的葡萄產(chǎn)區(qū)便開始推廣使用波爾多液防治葡萄霜霉病。時(shí)至今日,波爾多液仍作為保護(hù)性殺菌劑被廣泛使用。隨著化學(xué)合成殺菌劑的發(fā)展,更多殺菌劑品種被應(yīng)用到葡萄病害的防治中,并成為葡萄產(chǎn)業(yè)得以不斷突破環(huán)境氣候限制而快速發(fā)展的重要保障。如今殺菌劑已成為我國葡萄生產(chǎn)中不可或缺的生產(chǎn)資料,對保障我國葡萄產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展意義重大[6]。
截至2021年9月1日,我國登記用于葡萄的農(nóng)藥商品總計(jì)766個(gè),其中殺菌劑(含登記防治對象為葡萄病害的植物抗性誘導(dǎo)劑)648個(gè)(單劑364個(gè)、混劑284個(gè)),占登記總數(shù)的84.6%。我國2017 年11月1日起施行的《農(nóng)藥登記資料要求》根據(jù)我國葡萄種植區(qū)域布局和病害發(fā)生規(guī)律,針對葡萄霜霉病、灰霉病、白腐病、白粉病、炭疽病、黑痘病6種常發(fā)病害將葡萄殺菌劑登記的田間藥效試驗(yàn)區(qū)域劃分為東北、北部近沿海、黃河中游、東部沿海、西南、長江中游和西北7個(gè)地區(qū)。其中防治靶標(biāo)為霜霉病、灰霉病、白腐病或白粉病的殺菌劑登記需在東北和北部近沿海地區(qū)、黃河中游和東部沿海地區(qū)、西南和長江中游地區(qū)、西北地區(qū)選擇兩地開展田間藥效試驗(yàn);防治靶標(biāo)為炭疽病或黑痘病的殺菌劑登記則需在北部近沿海地區(qū)、黃河中游地區(qū)、東部沿海和西南地區(qū)、長江中游地區(qū)選擇兩地開展田間藥效試驗(yàn)。
受《農(nóng)藥登記田間藥效試驗(yàn)區(qū)域指南》影響,目前我國葡萄上登記的殺菌劑防治靶標(biāo)多集中在上述6種常發(fā)病害上,其中登記防治霜霉病的殺菌劑產(chǎn)品數(shù)量最多,達(dá)379個(gè),其次分別為灰霉病96個(gè)、白腐病86個(gè)、白粉病78個(gè)、黑痘病67個(gè)、炭疽病27個(gè)(表1)。
表1 葡萄主要病害殺菌劑登記情況Table 1 Registration of fungicides for major grape diseases
目前我國登記的648個(gè)殺菌劑產(chǎn)品中實(shí)際應(yīng)用的有效成分只有139種(包含單劑64種,復(fù)配劑106種),產(chǎn)品的同質(zhì)化程度較高。單劑產(chǎn)品中登記數(shù)量最多的為嘧菌酯和烯酰嗎啉,各有48個(gè)登記商品,其他登記產(chǎn)品數(shù)量較多的有代森錳鋅(37個(gè))、福美雙(20個(gè))、啶酰菌胺(18個(gè))、氰霜唑(17個(gè))、腐霉利(12個(gè))、己唑醇(12個(gè))和百菌清(11個(gè))等。以上9個(gè)殺菌劑品種登記產(chǎn)品數(shù)量占登記葡萄殺菌劑單劑商品總數(shù)的61.6%。復(fù)配劑中登記數(shù)量最多,為多·福(46個(gè)),而苯甲·吡唑酯、唑醚·啶酰菌、甲霜·錳鋅、烯?!で杷颉⑦蛎选ご?lián)的登記產(chǎn)品數(shù)量也都在10個(gè)以上。
傳統(tǒng)的農(nóng)藥劑型體系或稱第一代制劑技術(shù)成形于20世紀(jì)50年代,包含有機(jī)溶劑,具有易流失、污染重的特點(diǎn),且加工過程的粉塵問題也易帶來安全隱患。為便于使用有機(jī)氯、有機(jī)磷等原料藥而開發(fā)了粉劑(DP)、可濕性粉劑(WP)、乳油(EC)和水劑(AS)等基本劑型,此后又開發(fā)了一系列衍生劑型如粒劑(GR)、油劑(OL)、可溶液劑(SL)等。20世紀(jì)70年代后,隨著農(nóng)藥工業(yè)的發(fā)展,原藥結(jié)構(gòu)的變化,擬除蟲菊酯等高效低毒農(nóng)藥的投產(chǎn)推動(dòng)制劑技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。農(nóng)藥制劑朝著水基化、顆粒化、控釋化、省力化的方向發(fā)展,懸浮劑(SC)、水分散粒劑(WG)、水乳劑(EW)、微囊懸浮劑(CS)等一系列環(huán)境友好劑型應(yīng)運(yùn)而生[7-8]。
當(dāng)前我國登記的葡萄殺菌劑劑型涉及12種。傳統(tǒng)劑型主要以可濕性粉劑為主,其登記產(chǎn)品占總數(shù)的28.4%,另外的傳統(tǒng)劑型如水劑、乳油和可溶液劑則僅有少量產(chǎn)品登記。環(huán)境友好劑型以懸浮劑和水分散粒劑為主,兩者登記產(chǎn)品總數(shù)占比超60%,其余新型劑型如水乳劑、微乳劑(ME)、微囊懸浮劑、懸乳劑(SE)、可分散油懸浮劑(OD)和可溶粒劑(SG)等也有少量產(chǎn)品登記,但總計(jì)占比不足10%(見圖1)。
圖1 我國登記葡萄殺菌劑產(chǎn)品的劑型構(gòu)成Figure 1 The formulation composition of registered grape fungicides in China
伴隨人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),農(nóng)藥加工行業(yè)正朝著高效、安全、經(jīng)濟(jì)、方便、環(huán)保的方向發(fā)展,無人機(jī)等新型施藥方式的興起也對農(nóng)藥制劑提出更高的要求。同時(shí)農(nóng)藥劑型選擇和制劑加工處于農(nóng)藥劑量傳遞的源頭,其設(shè)計(jì)和研發(fā)水平?jīng)Q定了劑量傳遞的效率,對我國農(nóng)藥減施增效戰(zhàn)略的實(shí)施意義重大[9-10]。當(dāng)前我國環(huán)境友好型葡萄殺菌劑產(chǎn)品的登記比例已遠(yuǎn)超殺菌劑行業(yè)平均水平,這與葡萄本身的高產(chǎn)值和人們對鮮食水果質(zhì)量安全的渴求密不可分。隨著制劑技術(shù)的不斷進(jìn)步,葡萄殺菌劑環(huán)境友好型劑型的產(chǎn)品比例仍有望進(jìn)一步提高。
在葡萄上應(yīng)用的殺菌劑有效成分總計(jì)為83種,其中19種僅以混劑形式在葡萄上登記應(yīng)用。當(dāng)前登記應(yīng)用的有效成分中符合《綠色食品 農(nóng)藥使用準(zhǔn)則》(NY/T393—2020)AA級(jí)和A級(jí)綠色食品生產(chǎn)均允許使用的有21種,主要為無機(jī)銅劑及生物源農(nóng)藥。另有36種化學(xué)合成殺菌劑有效成分在A級(jí)綠色食品生產(chǎn)均允許使用的農(nóng)藥清單之中。從登記的單劑產(chǎn)品來看,在A級(jí)綠色食品允許使用農(nóng)藥清單范圍內(nèi)的有效成分相關(guān)登記產(chǎn)品就多達(dá)298個(gè),占登記單劑總數(shù)的80%以上;而符合A級(jí)綠色食品農(nóng)藥使用要求的混劑產(chǎn)品也有181個(gè),占登記混劑總數(shù)的60%以上。僅從有效成分分析,當(dāng)前葡萄上登記用于A級(jí)綠色食品生產(chǎn)的殺菌劑產(chǎn)品比例高達(dá)73.92%。
參照國際殺菌劑抗性行動(dòng)委員會(huì)(FRAC)對殺菌劑作用機(jī)理的劃分[11],現(xiàn)有葡萄殺菌劑作用機(jī)理涵蓋了以下11大類:A-核酸代謝、B-有絲分裂和細(xì)胞分裂、C-呼吸作用、D-氨基酸和蛋白質(zhì)合成抑制劑、E-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、F-脂質(zhì)合成與膜完整性、G-膜中甾醇的生物合成、H-細(xì)胞壁生物合成、P-植物誘導(dǎo)抗病性、M-多作用位點(diǎn)、BM-具有多種作用模式的生物制劑(表2)。其中C組中作用于線粒體復(fù)合體Ⅲ細(xì)胞色素bc1 Qo位泛醌醇氧化酶的苯醌外部抑制劑,即甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑(QoIs)登記頻率最高,代表性有效成分有嘧菌酯、吡唑醚菌酯等;其次為M組中的二硫代氨基甲酸酯類殺菌劑,代表性有效成分有代森錳鋅、福美雙等;此外G組中作用于甾醇生物合成中C-14脫甲基酶(erg11/cyp51)的三唑類脫甲基抑制劑和H組中作用于纖維素合成酶的羧酰胺類殺菌劑(CAAs)都是當(dāng)前登記頻率較高的品種。
表2 葡萄殺菌劑有效成分作用機(jī)理分類及產(chǎn)品登記頻率Table 2 Classification of action mechanism and product registration frequencу of effective components of grape fungicide
續(xù)表2
登記頻率(%)=(登記單劑數(shù)量+0.5×登記混劑數(shù)量)/登記產(chǎn)品總數(shù)×100
葡萄病害,特別是由真菌侵染引起的病害一直是制約葡萄產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的一大威脅。歷史上葡萄灰霉病、霜霉病等的發(fā)生都曾給歐洲地區(qū)的葡萄產(chǎn)業(yè)造成毀滅性的打擊。葡萄真菌病害一直是我國葡萄生產(chǎn)中面臨的最棘手問題之一,也是病蟲害管理中的防控重點(diǎn)[13]?;瘜W(xué)防治仍是現(xiàn)階段葡萄病害防治不可或缺的重要手段。隨著殺菌劑品種的增多,殺菌劑周年應(yīng)用過程中的技術(shù)要點(diǎn)和抗藥性管理措施也日趨復(fù)雜,在實(shí)際應(yīng)用中難免出現(xiàn)一些問題。高琪[12]等對我國400余個(gè)葡萄園的病害防治用藥調(diào)查顯示,我國葡萄園殺菌劑盲目混用問題突出,超過88%的葡萄園存在隨意混用現(xiàn)象,不僅帶來果品安全隱患,也易導(dǎo)致藥害產(chǎn)生,甚至影響藥效。同時(shí),我國登記的葡萄殺菌劑靶標(biāo)病害相對集中,一些新興病害尚缺乏登記藥劑。如王宇等[14]對云南、四川、貴州、陜西、重慶5個(gè)?。ㄊ校┕?8個(gè)縣市和楊曉等[15]對湖北、湖南、江西和廣西4個(gè)?。▍^(qū))共15個(gè)縣市主栽葡萄的果實(shí)病害及防治調(diào)查發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)中用于葡萄病害防治的殺菌劑品種相對集中,并且在防治酸腐病、黑曲霉病等缺乏針對性登記藥劑的病害時(shí),只能通過間接手段或采用廣譜性殺菌劑防治。而農(nóng)藥超登記范圍使用的情況在各葡萄種植區(qū)普遍存在[16-17]。
在生產(chǎn)中,殺菌劑通常按照作用方式分為保護(hù)性殺菌劑、治療性殺菌劑和鏟除性殺菌劑三大類[18]。保護(hù)性殺菌劑是在病原微生物沒有接觸或侵染植物體之前對植物或其周圍環(huán)境進(jìn)行處理,對植物的重點(diǎn)易感部位和初侵染時(shí)期及其危害的主要階段進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)。葡萄生產(chǎn)中應(yīng)用歷史悠久的波爾多液等銅制劑,以及代森錳鋅等二硫代氨基甲酸酯類殺菌劑均屬于此類。保護(hù)性殺菌劑的持效期一般在5~7 d,對葡萄易感時(shí)期的保護(hù)應(yīng)注意做好多次施藥間持效期的銜接,這樣才能確保防治效果。治療性殺菌劑一般具有內(nèi)吸性,是指能夠從植物表皮滲入植物組織內(nèi)部,經(jīng)輸導(dǎo)、擴(kuò)散或產(chǎn)生代謝物來殺死或抑制已經(jīng)侵入植物體內(nèi),但表現(xiàn)病癥處于潛伏期的病原微生物。因此治療性殺菌劑通常又被稱為內(nèi)吸性殺菌劑[19],其持效期一般在15 d以上,在病菌侵入寄主的初始階段、初現(xiàn)病癥時(shí)施藥最佳。目前葡萄上應(yīng)用的有機(jī)合成殺菌劑多屬于此類[20]。鏟除性殺菌劑主要用于鏟除已存在于植物的某部位或植物生存環(huán)境中的病原菌。此類殺菌劑一般持效期短,但具有較強(qiáng)的滲透性,使用不當(dāng)易產(chǎn)生藥害,故很少直接施用于植物體,一般僅作為清園藥劑使用,如石硫合劑等。廣義上,鏟除性殺菌劑也可看做是保護(hù)性殺菌劑的一種,但其殺滅作用更強(qiáng),所以施用條件要比一般保護(hù)性殺菌劑更為苛刻。
植物病原菌的抗藥性發(fā)展是葡萄病害防治中極易被忽視的問題。病原菌抗性種群的形成和發(fā)展是在病原菌自身的生物學(xué)特性、單一藥劑的選擇壓力及環(huán)境因素等多重因素共同作用下的一個(gè)十分復(fù)雜動(dòng)態(tài)過程。而殺菌劑的不當(dāng)使用是病原菌抗藥性問題產(chǎn)生的最主要人為因素。葡萄生產(chǎn)中將治療性殺菌劑當(dāng)作保護(hù)性殺菌劑施用的現(xiàn)象比較普遍,化學(xué)合成殺菌劑一般持效期較長,再加之不間斷的單一用藥,田間病原菌長時(shí)間面對高強(qiáng)度的選擇壓力時(shí),由主效基因控制的抗藥性種群便極易產(chǎn)生。而對于微效多基因控制的抗藥性,雖然短時(shí)間內(nèi)藥劑不會(huì)很快失去防效,但隨著敏感群體的不斷減少,整個(gè)病原菌群體對藥劑的敏感性也會(huì)逐漸降低。
進(jìn)入21世紀(jì)以后,雖然農(nóng)藥新品種仍然層出不窮,但農(nóng)藥新品種的研發(fā)周期和成本都在不斷增加,并且鮮有新的作用機(jī)理方式被發(fā)現(xiàn)[21]。限制同一作用機(jī)理藥劑的使用頻次和不同作用機(jī)理藥劑輪換使用不僅是減少病原菌抗藥性產(chǎn)生和發(fā)展的有效方法,也是有效延長現(xiàn)有殺菌劑產(chǎn)品使用壽命,降低化學(xué)防治成本的關(guān)鍵。
2010年前后,我國部分沿海發(fā)達(dá)地區(qū)的葡萄畝產(chǎn)值已在萬元以上,實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化栽培的葡萄產(chǎn)值可突破兩萬元大關(guān)[22-23]。葡萄的高產(chǎn)值也使得種植戶在殺菌劑等農(nóng)資投入更多的成本。面對病害造成的經(jīng)濟(jì)損失,保險(xiǎn)農(nóng)藥的投入成為一種必然。而葡萄病害的防治本身也提倡以預(yù)防為主,無論是保護(hù)性殺菌劑還是治療性殺菌劑都要求在病菌未侵染或侵染初期施用。但生產(chǎn)中對于葡萄病害防治適期的把握多是經(jīng)驗(yàn)性的,這樣就難免造成盲目施藥的情況發(fā)生。在技術(shù)層面,葡萄殺菌劑的減施增效首先要解決病害的區(qū)域性測報(bào)問題,特別是治療性殺菌劑的施用更要做到有的放矢;其次要清楚掌握殺菌劑的持效期,在有效保護(hù)的同時(shí)盡量避免持效期的疊加,防止出現(xiàn)藥劑沖突或農(nóng)藥殘留超標(biāo)。另外,葡萄病害化學(xué)防治的理念仍需進(jìn)一步轉(zhuǎn)變,將殺菌劑的使用納入葡萄園生態(tài)系統(tǒng)病蟲害綜合防控技術(shù)體系中,從理念上和技術(shù)上逐步擺脫對化學(xué)藥劑的依賴。
伴隨著農(nóng)藥技術(shù)的發(fā)展,不斷提高人們對化學(xué)農(nóng)藥的認(rèn)知水平是農(nóng)藥科學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)。依法依規(guī)使用農(nóng)藥是保障用藥安全的關(guān)鍵。針對葡萄生產(chǎn)中殺菌劑使用存在的問題,厘清現(xiàn)有登記殺菌劑的作用機(jī)理,制定葡萄園殺菌劑周年輪換應(yīng)用策略,將殺菌劑的使用納入科學(xué)規(guī)范的軌道,不僅是保障葡萄產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是種植戶在遇到農(nóng)資問題糾紛時(shí)維護(hù)自身利益的必然要求[24]。不同于歐美只專注于人類健康和生態(tài)安全的農(nóng)藥登記政策,我國的農(nóng)藥登記管理基于國情需要,對農(nóng)藥的安全性和田間藥效兩方面都有所考量。農(nóng)藥的超范圍使用無論是在法治層面還是在技術(shù)層面都不可取。依法依規(guī)使用農(nóng)藥不僅僅是一種簡單的法定義務(wù),更是科學(xué)用藥的內(nèi)在要求。隨著我國農(nóng)藥登記制度的不斷發(fā)展完善,葡萄殺菌劑的登記品種和防治靶標(biāo)也將不斷充實(shí),為我國葡萄產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展保駕護(hù)航。