生物农药制剂加工及应用技术
我国生物农药发展历程及应用展望
生物农药是利用生物活体或生物代谢过程中产生的具有生物活性的物质，或者从生物体中提取的物质制成的制剂[1]，具有选择性高、对环境污染小、不易产生抗药性、可利用资源多等特点[2]，20世纪80年代以前被广泛用于农林作物病、虫、草、鼠等有害生物的防治。
随着化学工业的迅速发展，化学农药逐渐成为农林有害生物防治的主要手段，其在减少作物损失、保障粮食安全、抑制有害生物大面积发生和蔓延、改善生活环境卫生状况等方面发挥了重要作用。
然而，化学农药的滥用、误用等不当使用行为带来的环境污染、对非靶标生物的杀伤、生物多样性丧失、害虫抗药性增强、农药残留等诸多问题日益凸显。
基于绿色发展的需求，农业部提出《到2020年农药使用量零增长行动方案》，要求到2020年通过提高生物、物理防治覆盖率的绿色防控手段及统防统治等措施，实现化学农药使用总量零增长。
在可持续发展和生态文明建设的背景下，绿水青山就是金山银山的理念已深入人心。
新时期，重提发展生物农药，对实现化学农药使用量零增长、降低化学农药负面影响、改善生态环境都有重要意义。
本文回顾了我国生物农药的发展历史，综述了生物农药的发展现状和发展过程中遇到的问题，探讨了我国生物农药的应用前景，以期对解决生物农药发展中遇到的问题、进一步推动生物农药的发展提供参考。
1生物农药的发展历史1.1生物农药的定义生物农药目前在国际上没有统一的定义。
联合国粮食及农业组织和世界卫生组织将生物农药定义为源于自然界的、可以以类似于常规化学农药的方式配制和应用的、通常用于短期有害生物控制的物质，如微生物、植物源物质、化学信息素[3]。
美国国家环境保护局将生物农药定义为从天然材料（如动物、植物、细菌和某些矿物质等）中提取的农药，包括生物化学农药、微生物农药和转基因植物农药（Plant-Incorporated-Protectants ，PIPs ）[4]。
根据2019年8月农业农村部发布的《对十三届全国人大二次会议第6733号建议的答复》的阐释，我国的生物农药包括微生物农药、植物收稿日期：2022-02-24作者简介：袁杨（1993—），女，云南普洱人，硕士，主要研究方向为生态农业。
微生物农药菌剂的制备工程
微生物农药菌剂的制备工程发布时间：2021-07-05T11:25:42.937Z 来源：《基层建设》2021年第10期作者：崔希庆[导读] 摘要：微生物农药是农药行业的新兴产业，代表着植物保护的方向。
德强生物股份有限公司黑龙江哈尔滨 150060摘要：微生物农药是农药行业的新兴产业，代表着植物保护的方向。
其优点是克服了化学农药对环境的污染，减少了农副产品中的农药残留。
本文详细分析了微生物农药菌剂的制备。
关键词：微生物农药；组成；配方；生产工艺前言：微生物农药是一种生物源农药，其活性成分包括细菌、真菌、病毒、原生动物或转基因微生物，同时，它也是化学农药的有益补充，具有环保、无化学残留等优点，可有效控制有害生物（如病害、虫害、草害、鼠害等），包括细菌对细菌、细菌对病菌、细菌对杂草等的控制。
这些农药具有高度的选择性，对人、动物、农作物、自然环境安全，不会对天敌造成损害或产生抗药性。
这些微生物农药，包括细菌、真菌、病毒等，如苏云金芽孢杆菌和球孢白僵菌等。
随着人们对环保要求的提高，微生物农药无疑是农药今后应用发展的方向。
1 菌剂组成微生物农药菌剂由原药、表面活性剂、载体、助剂组成，合理的农药配方只能用于加工生产。
载体与助剂在配方选择上必须便宜、易得，资源丰富。
为了在市场上具有竞争力，最终产品必须低成本且高质量。
1.1 载体1）性能。
载体为加入的固体原料，可调节成品含量，改善其物理性能。
其主要特征是多网孔结构、片状或层状结构，比表面积大，对农药有较强的吸附能力。
载体用作农药活性物质的微小容器或稀释剂，从载体中释放活性成分。
不同类型的载体具有不同的物理化学性质。
即使同一类型的载体因不同的来源与杂质组成，其性能差异也较大。
载体性能包括矿物分析、介质化学分析、来源、包装、价格、颜色、硬度、密度、堆积密度、粒径、筛分分析、最大吸油率、pH值、折射率、比表面积、流动性、润湿性、分散性、相容性、表面性质等。
2）常用载体。
《生物农药》课件
水果
防治水果上的害虫，如梨小食 心虫、苹果蠹蛾等。
棉花
防治棉花上的害虫，如棉铃虫 、蚜虫等。
林业
防治林业上的害虫，如松毛虫 、天牛等。
PART 03
生物农药的作用机制与效 果评价
生物农药的作用机制
微生物农药的作用机制
微生物农药通过寄生于植物或动物体内，或通过分泌代谢 物质来防治病虫害。例如，苏云金芽孢杆菌能够产生毒素 ，杀死害虫。
除虫菊素
从除虫菊中提取的杀虫成 分，对害虫具有触杀作用 。
动物源农药
蜘蛛毒素
从蜘蛛毒液中提取的成分 ，对害虫具有胃毒作用。
蛇毒素
从蛇毒中提取的成分，对 害虫具有神经毒作用。
海洋生物毒素
从海洋生物中提取的毒素 ，对害虫具有强烈的毒杀 作用。
生物农药的应用领域
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蔬菜
防治蔬菜上的各种害虫，如蚜 虫、菜青虫等。
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提取与精制设备
包括萃取、过滤、离心、干燥等设备 ，用于提取和精制生物农药。
储存与运输设施
确保生物农药在储存和运输过程中保 持稳定性和药效，包括冷藏库、恒温 库、运输车辆等设施。
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剂型加工设备
包括混合、研磨、造粒、压片、包装 等设备，用于加工生物农药的剂型。
PART 05
生物农药的市场前景与发 展趋势
提取与精制
对发酵产物进行提取和精制， 以提高生物农药的纯度和质量 。
包装与储存
对加工好的生物农药进行包装 ，并选择适宜的储存条件，以 确保产品质量和药效。
生物农药的生产设备与设施
种子制备设备
包括菌种分离、纯化和扩繁所需的设 备，如摇床、培养箱、显微镜等。
生物技术在农业中的应用
生物技术在农业中的应用随着人口的快速增长和城市化进程的不断推进，全球粮食需求也呈现出了与日俱增的趋势。
而农业生产的实质则是在有限的资源条件下，尽可能地提高农作物的产量和品质。
为了实现这一目标，农业生产中的科技含量越来越高，其中生物技术应用在农业领域的作用也越来越被广泛关注和接受。
一、农业生产中生物技术的应用生物技术是指运用生物学、分子生物学、微生物学、生物化学等学科的原理和方法，对生物体进行改良和利用的高科技技术。
在农业生产中，生物技术主要应用于以下三个方面：1.农作物的基因改良农作物基因改良是指运用现代生物技术手段，通过刻意干预农作物中的基因，使其获得某种新性状或抵御某种病虫害的能力。
这种技术可以加速育种进程、提高育种效率，实现在有限资源下的高产高效。
2.转基因作物的培育转基因作物是指将从其他物种中获得特定胚胎体细胞的基因加入到目标作物体内，使其获得某种新性状或抵御某种病虫害的能力的作物。
目前，转基因作物已广泛应用于玉米、大豆、棉花等一些主要作物的培育中，有效缓解了农作物病虫害的压力。
3.农产品的后期加工在农业生产中，生物技术也可以应用于农产品的后期加工中。
例如，通过生物制剂的加工，可以将其含有的某些有益微生物捕获、固定在固体载体上，提高微生物的稳定性，增强其效果。
同时，在食品加工和储存上，生物技术亦可运用，有些生物学制剂中的特定酶能够使食品的保存时间更加长久。
二、农业生产中生物技术的优势和潜在问题1.生物技术对如何改善农业生产提出了独特的优势在农业生产中，生物技术具有以下几个方面的优势：（1）在短时间内加速育种进程，成本更低。
（2）可以实现选育适应不同环境、更适合人口口味的新品种。
（3）可以使处理农产品时所使用的化学品和农药减少。
2.生物技术使用不当也可能引发的潜在问题虽然生物技术对农业生产的提升具有重大的意义，但对于生物技术的出现，不少人也表示担忧。
主要集中在如下几个方面：（1）由于转基因作物的出现，其安全性问题成为了公众关注的话题。
生物农药施用技术
一、生物农药的定义生物农药是指可用来防除病、虫、草、鼠等有害生物的生物体本身及来源于生物体内并可作为“农药”的各种生理活性物质，主要包括生物体农药和生物化学农药。
生物体农药指用来防除病、虫、草、鼠等有害生物的活体生物，可以工厂化生产，有完善的登记管理方法及质量检测标准，这样的活体生物称为生物体农药。
具体可分为微生物体农药、动物体农药、植物体农药。
生物化学农药是指从生物体中分离出的具有一定化学结构的、对有害生物有控制作用的生物活性物质。
该物质若可以人工合成，则合成物结构必须与天然物质完全相同(但允许所含异构体在比例上的差异)。
这类物质开发而成的农药可称为生物化学农药。
二、生物农药的分类从来源上讲，有植物源农药、动物源农药、微生物源农药。
从功能上讲，包括抗生素类、信息素类、激素类、毒蛋白类、生长调节剂类和酶类等。
(一)生物体农药1．微生物体农药微生物体农药指用来防治有害生物的活体生物，主要有真菌、细菌、病毒、线虫、微孢子虫等。
2．动物体农药动物体农药主要指天敌昆虫、捕食性螨类及采用物理方法或生物技术方法改造的昆虫等。
3．植物体农药植物体农药指具有防治农业有害生物功能的活体植物。
目前，仅转基因抗有害生物的活体植物或抗除草剂的作物可称为植物体农药。
(二)生物化学农药1．植物源生物化学农药此类农药主要包括植物毒素，即植物产生的对有害生物有毒杀作用及特异作用(如拒食、抑制生长发育、忌避、驱避、抑制产卵等)的物质；植物内源激素，如乙烯、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、芸薹素内酯等；植物源昆虫激素，如早熟素；异株克生物质，即植物体内产生并释放到环境中的能影响附近同种或异种植物生长的物质；防卫素，如豌豆素。
2．动物源生物化学农药此类农药指将昆虫产生的激素、毒素、信息素或其他动物产生的毒素经提取或完全仿生合成加工而成的农药，如昆虫保幼激素、性信息素、蜂毒等。
3．微生物源生物化学农药此类农药主要是指微生物产生的抗生素、毒蛋白等物质。
生物技术在农业领域的应用
生物技术在农业领域的应用随着人口的不断增加，粮食安全问题越来越严重。
如何利用科技手段提高农业生产力，保障粮食安全，成为全球农业领域共同的难题。
生物技术作为一种新兴技术，开始在农业领域得到广泛应用。
本文将从四个方面探讨生物技术在农业领域的应用及其优势。
一、基因改良基因改良是将外源基因或通过基因突变等技术手段导入到制种物种中，以达到改良作物性状或提高作物抗病性、耐旱能力等目的的技术手段。
目前，基因改良技术已广泛用于玉米、大豆、棉花等作物的改良中。
例如，现在常见的Bt玉米，就是通过导入一种名为杆菌Bt的细菌基因，使得作物对玉米螟等害虫具有了天然防御能力，从而削减农民的灾害损失。
此外，通过基因转化技术，还可以增加作物中的某些营养元素，如维生素C、铁元素等，使得作物更好地满足人类身体健康所需的各种营养元素。
相对于传统育种，基因改良具有更快、更准确、更高效的特点。
二、无毒农药传统的化学农药不仅会对作物造成危害，还会对周边环境造成污染，破坏生态平衡。
生物技术的发展，为绿色农业发展提供了新的技术手段。
例如，利用生物制剂防治作物病虫害，就是一种常见的无毒农药方式。
这种方法利用有益微生物或其代谢产物进行防治，不会对作物产生任何危害，而且还能够增加土壤有机物含量，提高土壤肥力。
同时，这种方法还可以避免化学农药对人体产生的潜在风险。
三、农业生物技术治理生物技术可以帮助实现有组织的农业发展，减少和管理不良的农业实践。
例如，利用实时传感器和轮廓相机监测作物生长情况，结合追踪天气变化，可以准确判断作物在农产品产量、质量，以及施肥、灌溉等的管理，从而能够起到更好的保护作物和生态环境的作用。
使用生物技术防治作物病虫害也有助于减少农药的使用，避免气候和劣质脆弱经济体对化肥和农药的依赖。
四、粮食加工和保质期延长生物技术不仅可以改善作物生长环境，还可以在作物产后使用，从而使得加工和储存更干净、安全。
例如，利用生物技术中的双分子接合技术，可以提高食品的品质和营养价值，从而使得进口时更加健康和营养。
农药制剂发展趋势及前沿技术概况
农药一般不能直接使用，通常需要根据农药原药的性质、施用场景等因素选择合适的助剂成分，如乳化剂、稳定剂、分散剂、载体等，并通过科学合理的制剂加工技术，生产出高性能的制剂，如乳油、水剂、悬浮剂等，以改善农药原药的应用缺陷，提高药效，降低毒性，减少污染，避免对有益生物产生危害，延缓有害生物抗药性的发展，从而扩大农药品种的应用范围。
农药在控制或防治危害农业生产的病虫草害和其他有害生物，以及保证粮食安全等方面作出了不可磨灭的贡献，但是传统的农药制剂容易受风力、湿度、温度、雨水等因素的影响，造成大量药液流失，这不仅影响了生产效益，还严重威胁了生态环境安全。
农业农村部公布2023年我国农药利用率达到40.6%,这意味着仍有约60%的药液无法在植物叶面完成沉积，而实际作用于靶标的活性成分更是仅有0∙1%左右。
因此，如何在保护生态环境的前提下，有效控制有害生物对农业生产的危害，确保粮食安全是一个重要的研究课题，而我国的农药制剂发展也需要相关前沿理论和技术的支撑。
本文系统地将农药制剂加工涉及的理论研究和施用时稀释、喷雾、接触靶标、药物释放传导4个阶段影响药物传递的规律进行总结，提出未来农药制剂发展的关键技术，以期为我国农药制剂研发提供理论借鉴，打造农药制剂制造强国。
01、农药制剂发展概况1.1世界农药制剂发展概况世界农药制剂的发展主要分为3个阶段。
第一代传统农药制剂诞生于20世纪50年代左右，主要以乳油、粒剂、粉剂、可湿性粉剂等剂型为主。
此代农药制剂主要是以保持农药活性成分的稳定性，增强农药颗粒的分散性、药液润湿性为基本要求，但具有以下缺点：（1）粉剂、可湿性粉剂等加工或使用时易形成粉尘污染，严重威胁非靶标生物和环境的安全；（2）此阶段乳油多使用甲苯、二甲苯等有机溶剂，不仅污染环境，易产生药害，同时在贮运过程中存在安全隐患；（3）此阶段的农药制剂加工技术强调农药短期的稳定性，忽略了农药施药过程中的农药药效、环境安全性和农产品安全。
生物制剂的研究与应用
生物制剂的研究与应用随着科技的不断进步，生物技术已成为一项重要的创新领域，其中生物制剂应用日趋广泛。
生物制剂以生物材料为原材料，利用生物技术加工制备出来的药物或者其它产品。
在医疗健康、环境保护、食品安全和工业生产等各个领域都有着广泛的应用场景。
生物制剂的研究旨在发现新的、可通过生物方法生产的生物制品，以及针对某些疾病的分子治疗手段。
一、生物制剂的研究生物制剂的研究主要涉及到以下方面：1.生物材料的筛选和开发生物制剂的原材料通常是一些微生物、真菌或其他生物等材料，因此，生物材料的筛选和开发是生物制剂研究的重要环节。
科学家通常会对大量的生物材料进行挑选、评估和筛选，以选择具有生物活性和药用价值的材料作为生产原料。
2.生物加工工艺的设计和开发生物制剂的制备过程通常需要一系列生物工艺，涵盖从微生物的培养、分离、纯化到产品的分离、精制等多个环节。
因此，生物加工工艺的设计和开发也是生物制剂研究的重要组成部分。
科学家需要根据具体药物的特性、生产成本等多个方面的考虑，设计相应的生产工艺。
3.药物的性质和效果研究药物的性质和效果是评价生物制剂的核心指标。
因此，科学家需要进行系统的药学研究，包括药物的理化性质、效价、药代动力学、制剂数量等方面的研究，以及体外和体内的药效和安全性研究。
二、生物制剂的应用生物制剂的应用领域非常广泛，主要分为以下几个方面：1.医疗健康领域生物制剂在医疗健康领域的应用非常广泛，它们可以用于治疗多种疾病，如肿瘤、风湿性关节炎、糖尿病等。
例如，单克隆抗体是一种应用广泛的生物制剂，常用于肿瘤、自身免疫性疾病等方面。
2.环境保护领域生物制剂也可以应用于环境保护领域，例如，生物降解剂可以用于有机废水处理，绿色农药可以代替传统农药，减少对环境的污染。
3.食品安全领域生物制剂在食品安全领域也有着广泛的应用。
例如，乳酸菌和其他微生物可以用于食品发酵，对于维护人体健康有着积极的作用。
4.工业生产领域工业生产领域也是生物制剂的一个应用领域，例如，生物柴油，利用油脂或植物物质经过酵解和发酵，生产出来的生物燃料，对于环境友好，且可再生。
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一、制剂加工
(三) 在制剂加工中必须考虑的问题
1. 稳定性：如光的不稳定性 苯甲醇、丁香酚、对苯基苯酚、邻甲酚等具有抗
氧化作用。 2. 在制剂加工中应维持制剂的弱酸性
二、质量控制
(一) 植物农药制剂的特点 1. 有效成分是多组分的混合物 2. 杂质种类多，数量大，尤其是水或甲醇、乙醇为溶剂
的提取物。 3. 对光、热有不稳定性，特别是在含有极性溶剂的制剂
二、迷向法
(二) 剂型 1. 微胶囊 2. 空心纤维剂 3. 多层片剂
二、迷向法
(三) 释放技术 1. 宽距释放 2. 近距释放
二、迷向法
(三) 影响迷向效果的因素 1. 挥发器的设置高度和密度 2. 风速 3. 虫口密度
第四节 活体微生物农药
一、微生物制剂加工应注意的问题 二、细菌制剂 三、真菌制剂 四、病毒制剂 五、昆虫致病线虫制剂
(二) 诱捕器的功能 1. 引诱雄虫 诱芯：装有信息素的载体 橡胶诱芯、塑料诱芯 2. 捕杀雄虫：黏虫胶涂布在诱捕器内壁。
一、诱捕法
(三) 优缺点 1. 优点：简单方便，防效显著 2. 只适用于一生只交配一次的害虫，虫口
目的高时，防治效果较差。
二、迷向法
(一) 概念 在野外释放过量的人工合成的性信息素， 弥漫在大气中，使雄虫无法辨认雌虫的 方位，从而干扰它们的正常交配。
中。 4. 有效成分和杂质成分之间在长期贮存过程中还可能发
生某种化学反应 5. 有效成分之间，有效成分和杂质成分之间，其生物活
性有互作问题
二、质量控制
(二) 有效成分的含量分析
1. 化学分析或仪器分析 ➢适用范围：主成分明确，并已建立了相应的分 析方法的植物源农药制剂的分析 ➢优点：分析周期短、简便、重现性好 ➢缺点：不能测得所有活性成分的含量；不能测 定各种物质之间生物活性的相互作用。
二、质量控制
(二) 有效成分的含量分析
2. 生物测定法 (1) 培养基混药法：将样品均匀混入试虫的人工
饲料中，然后接入试虫，经过一定时间后，以 死亡氯或绳子发育抑制率作为评价指标。 适用于不同作用方式和作用机制的植物杀虫剂二、质量Biblioteka 制(二) 有效成分的含量分析
2. 生物测定法 (2) 微量生测法：在高1.5cm、直径1.0cm的小杯
(二) 植物提取物和化学农药的混用 化学农药应具备的条件：化学农药用量低于单 剂常用剂量的十分之一，并能对植物提取物产 生显著的增效作用；化学农药本身对环境、对 非靶标生物安全。
四、应用技术
(一) 植物提取的应用范围 蔬菜、茶叶、中药材、花卉生产及城市园林绿化等的防
虫。 (二) 植物提取物的防治对象 植物杀虫剂：用于防治对其敏感的害虫 植物杀菌剂：适用于防治登记或推荐的病害。 (三) 植物提取物施药适期 植物杀虫剂施药策略：治早、治小。在虫口密度较低但
治对象，在施药7d、14d，乃至更长的时间 后才能正确地评判其药效。
第三节 信息素
一、诱捕法 二、迷向法
一、诱捕法
(一) 概念
利用雌虫释放的性信息素对雄虫有强的引诱 作用的原理，把合成的性信息素转入诱捕器中， 将诱来交尾的雄虫杀死，使雌虫失去交配的机 会，从而达到控制害虫，保护农作物的目的。
一、诱捕法
中先加入含有一定浓度样品的水，再放入3~5 头2龄蚊幼虫，4h后以幼虫死亡率评价生测结 果。 (3) 需有一个参照物：结构已知的主要活性化合 物。
二、质量控制
在实际生产中，可以用化学分析或仪器 分析来控制原料收购及每批提取物的质 量，而以生物测定法作为最终产品出厂 时的质量控制方法。
三、混用
(一) 植物提取物之间的混用 要求：两种植物提取物的主要杀虫活性物质在 作用机理上不矛盾，混合后能扩大防治对象， 且幼明显增效作用。
1. 细菌除草剂制剂的应用 叶面喷雾；土壤处理
2. 细菌杀菌制剂的应用 处理种子、插枝、根系
3. 细菌杀虫制剂的应用 喷药时药均匀，应在幼虫3龄前施药；温度应 高于25℃；应在下午或傍晚施药
三、真菌制剂
(一) 真菌除草剂的制剂加工及应用 1. 苗后处理的除草剂：对水喷雾 2. 土壤表层或表层以下侵染杂草的苗前除草剂：
二、应用技术
无特别之处。
第二节 植物提取物
一、制剂加工 二、质量控制 三、混用 四、应用技术
一、制剂加工
(一) 植物提取物 有机溶剂或水提取液的浓缩物。
(二) 剂型 1. 乳油：如印楝、烟碱、鱼藤酮、楝素、苦皮藤素。
一、制剂加工
(二) 剂型 2. 水剂：将水溶性原药直接溶于水中制成水剂，
用时加水稀释到所需的浓度即可喷施。 如：茴蒿素、苦参素、双素碱、异羊角扭苷 3. 可湿性粉剂：如除虫菊素、鱼藤酮 4. 可溶性液剂：烟碱
一、微生物制剂加工应注意的 问题
1. 在贮存期内维持微生物的生命力，即保 持活性
2. 施药后微生物容易侵染寄主生物
二、细菌制剂
(一) 加工成两种状态 休眠状态、正常代谢状态
(二) 细菌农药的制剂 1. 液体制剂：水基制剂、油基制剂 2. 干制剂：可湿性粉剂、干悬浮剂、粒剂
二、细菌制剂
(三) 细菌制剂的应用
已达到防治指标时即喷药，且应掌握在3龄前。 植物杀菌剂：在病害尚未发生或刚开始发生之时就及时
喷药
四、应用技术
(三) 防治效果评价 1. 评判指标
害虫对药剂的反应：死亡率、虫口减退率 害虫造成的危害损失：被害株率、蛀果率 2.评判时间 速效型：施药24h后即可评判药效 缓效型：根据具体的植物杀虫剂和具体的防
一、制剂加工
(一) 加工方法：同化学农药 2. 微乳剂：是一种以水为基质，外观为均相透明
的液体制剂。由水—表面活性剂一油构成。 一般是将农药原药、乳化剂充分混合后，边搅 拌边慢慢加入水中，搅拌均匀即可。
一、制剂加工
(一) 加工方法：同化学农药 3. 可湿性粉剂：它是由原药加填充剂、悬
浮剂或湿润剂经过机械混合制成的粉状 制剂。
第八章 生物农药制剂 加工及应用技术
主要内容
第一节 农用抗生素 第二节 植物提取物 第三节 信息素 第四节 活体微生物农药
第一节 农用抗生素
一、制剂加工 二、应用技术
一、制剂加工
(一) 加工方法：同化学农药
1.乳油剂型：乳油又名乳剂。是由原药、有机溶 剂和乳化剂等按一定的比例混溶调制成的透明 油状液体。溶剂用来溶解原药，乳化剂使油和 药均匀混合。