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1、绿色化学电子课件第六章第六章 绿色农业与绿色食品 引言 绿色农药 绿色肥料 绿色食品添加剂当石油农业与现有各种替代农业不能同时满足农业生产、生态安全和经济效益三者的要求，以及在目前全球经济一体化的背景下，迫切需要一种既能保证粮食产量，又能维护食物安全和生态环境，并且具有完整、科学的标准体系，用市场经济规律来推动农业全面、协调、可持续发展的更加科学的农业发展新模式。绿色农业概念的提出能够充分满足农业生产、生态安全和经济效益三者的要求，绿色食品是人类向前进化和社会进步的一个重要标志，是一项对保障人类健康并维护其生存环境具有深远意义的事业，绿色食品是绿色农业的核心产业。引 言引 言绿色农业，是指以可
2、持续发展为基本原则，充分运用先进科学技术、先进工业装备和先进管理理念，以促进农产品安全、生态安全、资源安全和提高农业综合效益的协调统一为目标，把标准化贯穿到农业的整个产业链条中，推动人类社会和经济全面、协调、可持续发展的农业发展模式。 引 言开放性，即充分利用人类文明进步特别是科技发展的一切优秀成果，依靠科技进步和物质投入来保障较高的生产能力，以满足人类对农产品的数量和质量的需求；持续性，即在合理使用工业投入品的前提下，注意利用生物系统中能量的自然转移，重视资源的合理利用和保护，并维持良好的生态环境；绿色农业具有四个鲜明的特征：引 言高效性，即在追求农产品的优质、高产、安全、生态的基础上，通过
3、建立市场准入制度、发展农产品加工业和农产品国际贸易等，提高农业的综合经济效益；标准化，即绿色农业鲜明地提出农业要实行标准化全程控制，而且特别强调农业发展的终端产品农产品的标准化，通过农产品的标准化来提高产品的形象和价格，规范市场秩序，实现“优质优价”，提高农产品的国际竞争力。绿色农业的发展目标，概括起来讲，就是“三个确保、一个提高”。确保农产品安全：农产品安全主要包括数量安全和质量安全。确保生态安全：生态系统中的能量流和物质循环在通常情况下总是平稳地进行着，与此同时生态系统的结构也保持相对的稳定状态，称为生态环境平衡，通常叫生态平衡。确保资源安全：农业的资源安全主要是水土资源的安全问题。提高农
4、业的综合经济效益 引 言引 言绿色食品：是指遵循可持续发展原则，按照特定生产方式生产，经专门机构认证，许可使用绿色食品标志的无污染的安全、优质、营养类食品。由于与环境保护有关的事物国际上通常都 冠之以“绿色”，为了更加突出这类食品出自良好生态环境，因此定名为绿色食品。无污染、安全、优质、营养是绿色食品的特征。无污染是指在绿色食品生产、加工过程中，通过严密监测、控制，防范农药残留、放射性物质、重金属、有害细菌等对食品生产各个环节的污染，以确保绿色食品产品的洁净。引 言绿色食品必须具备四个条件：绿色食品必须出自优良生态环境，即产地经监测，其土壤、大气、水质符合绿色食品产地环境技术条件要求；绿色食品
5、的生产过程必须严格执行绿色食品生产技术标准，即生产过程中的投入品符合绿色食品相关生产资料使用准则规定，生产操作符合绿色食品生产技术规程要求；绿色食品产品必须经绿色食品定点监测机构检验，其感官、理化（重金属、农药残留、兽药残留等）和微生物学指标符合绿色食品产品标准；绿色食品产品包装必须符合绿色食品包装通用准则要求，并按相关规定在包装上使用绿色食品标志。6.1 绿色农药绿色农药，就是指对人类安全、环境生态友好、超低用量、高选择性、作用模式及代谢途径清晰、绿色制造过程和高技术内涵的化学农药和生物农药。“民以食为天”,农药是全面建设小康社会进程中事关工农业进步、环境生态可持续发展、人民健康及社会稳定的
6、重大科学技术问题。6.1.1 绿色农药的概况绿色农药化学农药微生物源农药植物源农药动物源生物农药矿物源农药来源不同 在化学农药的发展中，杂环化合物是新药发展的主流，在世界农药的专利中，大约有90%是杂环化合物，很多是超高效的农药，农药的用量为10g-100g/na，甚至有的仅为5-10g/na。这样不但使用成本低，对环境的影响也很小。自20世纪70年代发现某些天然氨基酸具有杀虫活性以来，人类开始研制氨基酸类农药，相继开发了氨基酸类、氨基酸酯类和氨基酸酰胺类农药。作为农药用的氨基酸衍生物具有毒性低、高效无公害、易被全部降解利用、原料来源广的特点。化学农药微生物源农药 微生物源农药是利用微生物如细
7、菌、病毒、真菌和线虫等，或者其代谢物作为防治农业有害物质的生物制剂。从20世纪60年代以来，我国生物农药的研究、开发和生产迄今已近40年的历史。苏云金菌属于芽杆菌类，是目前世界上用途最广，开发时间最长，产量最大，应用最成功的生物杀虫剂。目前真菌农药的生产工艺有了新突破。如木霉菌发酵生产采用了液体一步法生产，在木菌剂中加入麸皮作稀释剂为木霉菌提供良好的载体，提高木霉菌在土壤中的各种能力等。 植物源农药 植物源农药在我国已成为一类重要的农药，多年来通过对植物资源的开发研究，发现可成为农药的植物种类很多，作为农药的植物主要集中在楝科菊、豆科等。通过对植物源农药的作用机理研究，明确了一些植物源农药的特
8、点如发现烟碱除虫菊素可使昆虫神经系统过量释放肾上腺素，从而对其心血管和食欲产生抑制作用；再如雷公藤可产生能抑制某些病菌孢子的成长或阻止病菌侵入植株体内的效果。 昆虫内激素（昆虫体内腺分泌物质）、蜕皮激素（蜕皮激素固酮防治蛾类幼虫）和保幼激素（成虫保幼激素使昆虫无法成活）、昆虫外激素（成虫期分泌的能引诱一定距离的同种异性昆虫的物质，具有高度的专一性）。迄今为止已发现的外激 素和性引诱剂超过了1600种。从大型动物中发现了一批动物源生物农药。如在蛇、蚁、蝎、蜂等产生的毒素中发现对昆虫有特异性作用的物质，并鉴定了其化学结构，根据沙蚕产生的沙蚕素的化学结构衍生合成杀虫剂，如巴丹或杀螟丹等品种已大量生产
9、应用。动物源生物农药矿物源农药 矿物源农药，指有效成分源于矿物的无机化合物和石油类农药。如无机杀螨杀菌剂，包括硫制剂：硫悬浮剂、可湿性硫、石硫合剂；铜制剂：硫酸铜、王铜、氢氧化铜、波尔多液等。绿色农药的创制主要包括两方面的内容，一是分子结构创新，即根据现有作用机制或靶标，通过计算机辅助分子设计、化学或生物合成、生物筛选及药效评价发现新结构类型活性化合物的先导结构；二是农药作用靶标创新，即综合运用生物信息学、分子生物学和药理学等方法发现农药作用新靶标（农药作用的对象分子）和新作用机制，从而指导新先导结构的发现。绿色农药近几年，一方面，信息技术的快速发展正极大地改变着农药先导结构的创新途径、为农药
10、创新提供了新的手段，加速了创新步伐。另一方面，生物（人类、昆虫、植物）基因组测序计划以及后续功能基因组、结构基因组和蛋白质组计划的实施，为农药新靶标发现与新农药开发提供了前所未有的机遇。目前，在信息科学和生物科学指导下以化学科学为基础的农药新先导结构和作用靶标的发现与研究已成为国际农药创新的前沿方向，剧烈竞争新局面已经出现，我们能否占有一席之地，将直接关系着我国农药精细化学工业的未来，对我国农林业、环境生态的可持续发展及人民身体健康产生直接重大影响。绿色农药6.1.2 绿色农药发展趋势农药对人类的贡献有目共睹。但随着科学研究不断深入和农业技术不断进步，农药的负面影响也逐渐被人们所认识，尤其是不
11、合理用药而危害食品安全的事例已引起社会高度关注，施用高效无毒“绿色农药”的呼声越来越强烈。6.1.2 绿色农药发展趋势就发展方向而言，“绿色农药”研发仍主要包括高效灭杀且无毒副作用的化学合成农药与富有成效的生物农药两方面。未来“绿色农药”剂型呈现四大发展趋势：水性化减少污染，降低成本；粒状化避免粉尘飞扬；高浓度化减少载体与助剂用量，减少材料消耗；功能化能更好地发挥药效。就技术层面而言，业界开始关注植物体农药开发，即利用转基因技术培育的抗虫作物、抗除草剂作物，并通过开发抗虫抗病的转基因作物来实现少用农药，甚至不用农药的目的，从而减少其对生态环境的影响。6.1.2 绿色农药发展趋势科学发展“绿色农
12、药”是社会关注的热点。生物农药活性成分是自然存在的物质，因具有独特优势而被广泛看好。生物农药主要分为植物源、动物源和微生物源三大类型。植物源农药以在自然环境中易降解、无公害的优势，现已成为绿色生物农药首选之一，主要包括植物源杀虫剂、植物源杀菌剂、植物源除草剂及植物光活化霉毒等。到目前，自然界已发现的具有农药活性的植物源杀虫剂有除虫菊素、烟碱和鱼藤酮等。动物源农药主要包括动物毒素，如蜘蛛毒素、黄蜂毒素、沙蚕毒素等。 6.1.2 绿色农药发展趋势专家建议，有关部门应加大研发投入，特别要加大对原创生物农药的支持力度；应在全国范围开展大规模有针对性的推广生物农药宣传活动，让广大农民认识、掌握生物农药的
13、杀虫机理和施用技能。他同时强调，必须结合实际生产情况，合理 选用“绿色农药”，科学设计耕作措施，贯彻“以防为主，防治并举”的方针，让“绿色农药”在高产、高效、优质、生态、安全农业发展过程中发挥更重要的作用。绿色农业生产应从作物病虫草鼠-环境的整个生态系统出发，遵循“预防为主，综合防治”的植物保护方针，综合运用各种防治措施，创造不利于病虫草害孽生，但有利于各类天敌繁衍的环境条件，保持农业生态系统的平衡和生物多样性，减少各类病虫草鼠所造成的损失。优先采用农业措施，通过选用抗病抗虫品种，非化学药剂种子处理，培育壮苗，加强栽培管理，中耕除草，秋季深翻晒土，清洁田园，轮作倒茬，间作套种等一系列措施起到防
14、治病虫的作用。 6.1.3 绿色农药使用原则6.1.3 绿色农药使用原则特殊情况下，必须使用农药时，应遵守以下原则： （1）优先使用植物源农药、动物源农药和微生物源农药。（2）在矿物源农药中允许使用硫制剂、铜制剂。（3）允许使用对作物、天敌、环境安全的农药。（4）严格禁止使用剧毒、高毒、高残留或者具有三致（致癌、致畸、致突变）的农药。 （5）如生产上实属必需，允许生产基地有限度地使用部分有机合成化学农药，并严格规定的方法使用。 （6）应选用低毒农药和个别中等毒性农药。如需使用农药新品种，须报经有关部门审批。6.1.3 绿色农药使用原则（7）从严掌握各种农药在农产品和土壤中的最终残留，避免对人和
15、后茬作物产生不良影响。 （8）最后一次施药距采收间隔天数不得少于规定的日期。（9）每种有机合成农药在作物的生长期内只允许使用一次。（10）在使用混配有机合成化学农药的各种生物源农药时，混配的化学农药只允许选用已批准的品种。 （11）严格控制各种遗传工程微生物制剂（Genetical Engineered Microorganisms，GEM）的使用。（12）应用植物油型农药助剂技术，以减少农药使用剂量。6.1.3 绿色农药使用原则根据目前农药加工不同的剂型种类，施药方法也不尽相同，目前常用的方法有以下10种。喷粉法：利用机械所产生的风力将低浓度或用于细土稀释好的农药粉剂吹送到作物和防治对象表面
16、上，要求喷撒均匀周到，使农作物和病虫草的体表上覆盖一层极薄的粉药。 喷雾法：将乳油、乳粉、胶悬剂、可溶性粉剂、水剂和可湿性粉剂等农药制剂，兑入一定量的水混和调制后，即成均匀的乳状液、溶液和悬浮液等，利用喷雾器使药液形成微小的雾滴。 毒饵法：毒饵主要是用于防治为害农作物的幼苗并在地面活动的地下害虫。 种子处理法：种子处理有拌种、浸渍、浸种和闷种四种方法。6.1.3 绿色农药使用原则土壤处理法：将药剂撒在土地或绿肥作物上，随后翻耕入土，或用药剂在植株根部开沟撒施或灌浇。 熏蒸法：利用药剂产生有毒的气体。熏烟法：利用烟剂农药产生的烟来防治有害生物。施粒法：抛撒颗粒状农药，粒剂的颗粒粗大，撒施时受气流的影响很小，容易落地而且基本上不发生漂移现象，特别适用于地面、水田和土壤施药。 飞机施药法：用飞机将农药液剂、粉剂、颗粒剂、毒饵等均匀地撒施在目标区域内的施药方法，也称航空施药法。 种子包衣技术：它是在种子上包上一层由杀虫剂或杀菌剂等外衣，以保护种子
