控制释放农药的设计旨在逐步提供其活性成分,为虫害管理提供一种复杂的方法,减少施药频率,尽量减少急性环境猛烈性;这些制剂将活性物质装入聚合物基体、微囊或其他载体,或将活性物质装入其中,目的是按照与虫害人口动态相符的速度释放农药;尽管有这些设计优势,但控制释放农药并非没有环境后果;透彻了解其生态足迹对于制定减轻危害的战略,同时保持其在农业、林业和公共卫生中的效用至关重要;本条审查控制释放农药对环境的主要影响,并提供循证的缓解战略,借鉴虫害综合管理原则和新兴绿色技术。

受控释放农药对环境的影响

尽管与传统农药相比,控制释放制剂被设计出来以减少非目标移动和环境持久性,但它们仍然对土壤、水和非目标生物构成风险,这些风险的严重程度取决于具体的活性成分、释放动力学、环境条件和应用做法,主要关注领域包括土壤和水污染、有益物种意外接触以及害虫耐药性的发展。

土壤和水污染

控制释放的杀虫剂旨在限制浸漏和径流,但没有任何配方完全证明会妨碍环境迁移。聚合物胶囊或基质本身可能随着时间的推移而降解,释放出可渗入地下水或被地表径流带入溪流、湖泊和河流的活性成分。研究显示,即使是低浓度的农业化学品,也会破坏水生食物网,影响藻类、无脊椎动物和鱼类。活性成分的持续存在——即使是在亚致死水平上——可能会损害两栖动物和鱼类的繁殖和行为,对生态系统健康和饮用水安全产生影响( U.S.EPA)。

对非目标物种的影响

非目标生物——包括授粉者、害虫的天敌、土壤微生物、鸟类和水生生物——可以通过直接接触经处理的表面、摄入受污染的猎物或花粉或通过水和土壤中的残留污染,接触受控释放的杀虫剂。 在土壤中,由于反复接触杀菌剂和杀虫剂,导致营养循环中有益的微生物受到干扰,改变土壤生物多样性和肥力。使用受控释放制剂并不能自动消除这些风险;相反,它会改变从急性峰值到慢性低剂量的暴露状况,而长期而言,这种接触对敏感物种具有危害性。

虫害抵抗运动

杀虫剂的抗药性是日益严重的全球性挑战,受控释放制剂也并非免疫。这些产品通过保持环境中活性成分的常年低浓度,对害虫种群产生持久性选择压力[]。这些产品不仅会降低农药本身的功效,而且还会引发一个循环,即施药率上升和化学使用增加,加剧环境污染。为了抵抗,必须将受控释放农药与非化学控制方法相结合,用不同行动方式旋转活性成分,并实施抗药性监测方案(卫生组织)。

减缓战略

通过审慎的应用做法、选择更绿色的配方和采用全面的虫害综合防治(IPM),控制释放农药的环境足迹可以大大减少。 这些战略在保护生态系统和人类健康的同时,协同发挥作用,以保持虫害控制的效力。

适当的应用技术

即使是最先进的控制释放产品,如果应用不当,也会对环境造成损害。

  • 精密应用: 使用全球定位系统制导喷雾器、可变速率技术和无人驾驶飞机投放,只在需要时才施用杀虫剂,并按适应虫害压力的速度施用杀虫剂。这可以减少总体化学载荷,限制漂移。
  • 提明优化: 当目标害虫最易感染,且非目标生物(如授粉者)活动最少时,在窗口中施用农药. 避免在大雨减少径流前施用农药.
  • 缓冲区和植物带:[ 在水体和田边附近建立无喷发的缓冲区,原生草条和树篱可以拦截农药-含水径流,为有益的昆虫提供栖息地.
  • 校准和维护:定期校准应用设备以确保准确交付,过度施用——环境污染的一个常见来源——往往是由于喷嘴维护不良或校准率控制器不当。

通过将这些措施结合起来,种植者可以在保留控制释放技术的益处的同时,大幅减少环境接触。

采用无害环境的制剂

并非所有受控释放产品都是平等的。选择生态毒性较低、环境恶化更快的配方是减少损害的直接途径。

  • 可降解载体:用淀粉、利格宁、纤维素或多乳酸等天然或生物可降解材料取代合成聚合物基质,这些基质在释放有效成分后分解为无害化合物。
  • 低毒性活性成分: 选择对哺乳动物、鸟类、鱼类和有益昆虫毒性最小的农药。
  • 减少持久性: 用于设计在限定窗口内释放活性成分的配方的抗药性,足够长,可以有效控制虫害,但足够短,可以尽量减少残留污染。
  • 带有目标释放触发器的微缩缩:[ 一些高级配方只针对特定提示——如真菌病原体咀嚼昆虫或酶活性的碱性肠道pH——释放其有效载荷,减少对非目标生物的接触。

绿色化学进步的投资使环境更友好的控制排放选择越来越容易获得,而且成本也越来越具有竞争力(ScienceDirect)。

虫害综合管理

虫害综合防治为减少对任何单一控制方法的依赖提供了一个框架,包括受控释放农药。

  • 监测和鉴定: 定期侦察田以准确识别害虫物种和种群水平. 使用球蛋白陷阱,粘性陷阱,以及学位日模型来预测害虫发育,只有在超过经济阈值时才应用杀虫剂.
  • 生物控制: 保存和增强天然敌人——捕食性昆虫、寄生蜂、线虫和微生物病原体——有助于抑制害虫种群。
  • 文化习俗: 旋转作物,调整种植日期,使用耐药品种,并保持土壤健康,以减少虫害压力. 卫生措施,如清除作物残块,消除过冬地点.
  • 机械和物理控制: 利用陷阱、障碍物、泥浆和耕作来实际排除或消除害虫。例如,除虫网可以保护作物,而无需化学品。
  • 作为最后手段的化学控制: 当农药需要时,选择最有选择性和最不持久性的选择。 纳入与IPM兼容的控制释放配方——例如,用于搅拌干扰的慢释放的球酮喷射器。

教育和培训对于国际植物检疫的成功至关重要,推广服务、种植合作社和认证方案(如UC IPM方案)为大规模实施这些做法提供了实际指导。

最后,控制释放的农药是现代虫害管理中的宝贵工具,但其环境影响并非微不足道。 土壤和水污染、对非目标物种的伤害和对虫害的抗药性是需要主动缓解的真正关切。 通过结合适当的应用技术、选择无害环境的配方和综合虫害管理,可以最大限度地减少生态损害,同时实现有效的虫害控制。 继续创新绿色化学和精准农业,同时进行强有力的监管监督和教育,将进一步减少这些产品的环境足迹。 最终,在效力与管理之间保持平衡的综合办法对于可持续粮食生产和生态系统保护至关重要。