用高科技替代除草剂 保障粮产与食品“双安全”（2020.4.13 科技日报）

“新冠肺炎疫情迅速蔓延全球，一些国家和地区正在加强贸易管控。对于我国粮食安全同样带来严峻考验。”近日，在江苏扬州江都区宜陵镇北斗导航数字化精准化物理除草新技术现场会上，扬州大学机械工程学院张瑞宏教授说，对于小麦生产，春天正是增产保产的关键之时。然而，面对田间大面积杂草的影响，种植大户面对农业劳动力紧缺，往往是采取过度使用除草剂来解决粮食生产中的问题。

“目前，除草剂使用已占农药用量的60%，成为农业面源污染的主要来源，亟待通过开展农业技术创新来解决难题。”张瑞宏教授说。

小麦、水稻、玉米生长过程中，田间会产生大量杂草，这个时候就需要除草。在传统农业作业时期，主要靠人工清除。“但从上世纪80年代以来，由于农村劳动力大量转移，农药化肥的不断开发，茎叶处理剂、触杀性除草剂等开始大量使用，用量至今仍居高不下。”扬州市农艺师季章定说，解决除草剂污染难题，已成为我国环境治理的大事，迫在眉睫。

专家介绍，除草剂的残留和毒性比虫药病药多得多，也强得多。大量过度使用除草剂，给农作物和环境带来的危害很大。如，苄嘧磺隆是全球范围内大面积施用的内吸型、传导型磺酰脲类除草剂，其极易对生态环境、粮食作物产量、食品安全和环境带来潜在的危害。

此外，在除草、防治病虫害时，国内大量使用的仍以手动和机动迷雾器等小型施药机械为主，其作业精度差且成雾药滴直径大，药滴易从叶片表面滚落，导致近70%农药流失到土壤，造成大面积环境污染。

在专家看来，要破解农业面源污染难题，关键要按照“增产增效并重、良种良法配套、农机农艺结合、生产生态协调”的原则，加快推进农业技术集成化、种植过程机械化、生产经营信息化、生态环保绿色化，促进中国农作物栽培科学繁荣发展，切实保障新时期我国农产品的量质安全与作物生产的可持续发展。

近年来，随着北斗导航、人工智能、大数据、云计算、物联网和先进制造等技术领域的快速兴起和蓬勃发展，我国正在打造农业机械技术多学科交叉融合创新产业链，一批自主创新成果正在颠覆粮食生产与食品传统生产方式，催生一批新产业、新模式、新业态。

如扬州大学张瑞宏科研团队自主研发的北斗导航旋耕播种火焰封草复式作业机、北斗导航数字化对行机械除草机的作业，核心技術就是北斗导航数字化精准化耕播中耕技术。

“我们从两年前就开始开展联合研发，根据2018年与2019年的小区试验，小麦采用火焰封杀草种，其有效率为90%，比采用除草剂封杀草种的有效率提高了5%，小麦水稻采用机械精准对行除草2次，其除草总有效率达95%。”张瑞宏说。

<！--EndFragment-->“解锁”的需求，又能保证其他门锁的安全。不仅如此，由于精准掌握了病原菌的这种蛋白与药剂结合的关键氨基酸，就能发现他们的变化规律，提前“预知”产生抗药性的机制和速度，从而采取预防手段，确保精确武器的长期有效性。现实生产中，一种新型农药的研发需要合成10多万个化合物，花费10年的时间，而抗药性的产生往往三五年就够了。

该研究成果揭示了杀菌剂作用靶标蛋白与小分子化合物亲和互作的精细结构特征，为快速发展颠覆性靶向杀菌剂，有效解决新农药创制跟不上抗药性发展速度的问题提供了新方法。同时，对于推动农业有害生物的农药受体结构生物学研究和靶向农药发展具有引领性作用。

相关论文信息：https：//doi.org/10.1371/journal.ppat.1008323