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溴甲烷逐渐淘汰,目前有哪些替代技术呢?

时间:2019/5/23 3:36:36文章来源:中国农资网浏览次数: 22457

    溴甲烷的淘汰是一项国际履约工作,是一项使命,也是一次机遇。将国际上先进的替代技术引进到中国,并吸收和发展,适应了中国的国情,保障了高附加值作物的连年栽培,全面提高了农产品的品质,保障了食品的安全,相信在未来会有更加广阔的前景……

溴甲烷逐渐淘汰,目前有哪些替代技术呢?

    1、臭氧层保护公约背景

    1976年,联合国环境署(UNEP)理事会第一次讨论了臭氧层破坏问题。在UNEP和世界气象组织(WMO)设立臭氧层协调委员会(CCOL)定期评估臭氧层破坏后,1977年召开了臭氧层专家会议。1985年3月由21个国家的政府和欧洲共同体签署了《保护臭氧层维也纳公约》。《公约》敦促签约国保护人类健康和环境不受臭氧消耗效应的影响,参与国政府提供在研究、观测和信息交流方面的合作。该《公约》缔约国承诺针对人类改变臭氧层的活动采取普遍措施以保护人类健康和环境。《维也纳公约》是一项框架性协议,不包含法律约束的控制和目标。截至2019年5月1日,共有197个缔约方签署了该《公约》,中国于1989年9月11日加入《维也纳公约》。

    1989年,在联合国环境规划署指导下又签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,并于1989年1月1日起生效。《议定书》规定了各签约国限制受控物质——最初为5种氯氟烃(CFCs)和3种哈龙(Halon)的生产和消费所必须采取的步骤。《蒙特利尔议定书》及作为其基础的《保护臭氧层维也纳公约》是第一个保护大气层的全球性条约。截至2019年5月1日,共有197个缔约方签署了该公约,中国于1991年6月14日加入《议定书》。

    关于《伦敦修正案》。新的科学信息很快证明,最初的《议定书》不能适当地保护臭氧层。1990年6月在伦敦会议所作的修正采取了补充受控物质的方法,并对发展中国家提供技术和经济援助。《伦敦修正案》增加了10个CFCs、四氯化碳和三氯甲烷,并对受控物质的限制规定了期限,生效日期为1992年8月10日。截至2019年5月1日,共有197个缔约方签署了该公约,中国于1991年6月14日加入《修正案》。

    关于《哥本哈根修正案》。从那时起,签约国通过了一些追加的方法控制包括溴甲烷在内的ODS。溴甲烷是1992年在《哥本哈根修正案》上被列为受控物质的,生效日期为1994年6月14日。截至2019年5月1日,共有197个缔约方签署了《修正案》,中国于2003年4月22日加入《修正案》。

    关于《蒙特利尔修正案》。该《修正案》主要规定了消耗臭氧层物质进出口的一些措施。该修正案要求缔约方对所有受控物质建立进出口许可证制度,还规定了在缔约方和非缔约方之间禁止溴甲烷贸易。《蒙特利尔修正案》于1997年9月17日在蒙特利尔签署,1999年11月10日生效,截至2019年5月1日,共有197个缔约方签署了《修正案》,中国于2010年5月19日加入《修正案》。

    关于《北京修正案》。该《修正案》增加了一种新的受控物质即溴氯甲烷,要求从2002年起各缔约方禁止此种物质生产和消费(必要用途除外)。北京修正案也第一次对HCFC的生产规定了控制条款。此外,北京修正案增加了很重要的一条:禁止缔约方和非缔约方之间进行HCFC类物质贸易的条款。《北京修正案》于1999年12月3日在北京签署,2002年2月25日生效。截至2019年5月1日,共有197个缔约方签署了《修正案》,中国于2010年5月19日加入《修正案》。

    2、溴甲烷及其用途

    溴甲烷,分子式CH3Br,是一种卤代烃类熏蒸剂,在常温下蒸发成比空气重的气体,同时具有强大的扩散性和渗透性,可有效杀灭土壤中的真菌、细菌、土传病毒、昆虫、螨类、线虫、杂草、啮齿动物等。溴甲烷作为熏蒸剂具有下列显著优点:(1)生物活性高、作用迅速,很低浓度就可快速杀死绝大多数生物; (2)沸点低,低温下即可气化,使用不受环境温度限制;(3)化学性质稳定及水溶性小,应用范围广,可熏蒸含水量较高的物品;(4)穿透能力强,能穿透土壤、农产品、木器等,杀灭位于深层的有害生物;(5)使用多年,有害生物的抗性上升很慢;(6)用于土壤消毒,可减少地上部病虫害的发生,并可减少氮肥的用量,能显著提高农产品的产量及品质。因此,溴甲烷自40年代开始应用以来,一直是世界上应用最广泛的熏蒸剂。广泛应用于土壤消毒、仓库消毒、建筑物熏蒸、植物检疫、运输工具消毒等。

    3、中国溴甲烷淘汰进展

    我国在溴甲烷的淘汰上采用了先易后难的原则,有成熟替代品的行业先行淘汰。2004年起,中国开始了粮食行业和烟草行业溴甲烷的淘汰。2007年,中国采用磷化氢+二氧化碳混合熏蒸技术成功淘汰了溴甲烷在粮食熏蒸上的应用;在烟草上采用的是非化学技术漂浮育苗法淘汰了溴甲烷在烟草苗床上地应用。

    2008年,中国启动了农业行业溴甲烷行动,淘汰的战略也采用了先易后难的做法。有成熟和合法替代品的作物先行淘汰,替代技术不成熟的作物后淘汰。采用这一战略后,在草莓上采用的溴甲烷替代品是氯化苦和棉隆;在番茄、黄瓜、辣椒、茄子上采用了抗性品种、嫁接技术以及使用阿维菌素、棉隆、威百亩、氰氨化钙、有机肥等一系列替代产品和技术来对病虫害进行综合防治。由于这些技术能取得溴甲烷相同或更好的效果,并且经济有效,农民很快接受了这些技术并商业化应用。在此种情形下,中国于2011年撤销了溴甲烷在草莓、番茄、黄瓜等作物上的农药登记,宣告中国已顺利淘汰了溴甲烷在上述作物的应用。

    自2009年起,中国开始着手生姜溴甲烷的淘汰。生姜是中国使用溴甲烷量最大的作物,也是淘汰最困难的作物。在生姜上危害的土传病害有姜瘟病、茎基腐病和根结线虫病,而当时生姜上登记的只有氯化苦一个合法替代品种,在根结线虫的防治上无合法的替代品。因此在生姜上重点推广氯化苦在姜瘟病和茎基腐病发生的地区使用,淘汰了绝大部分溴甲烷的使用,只保留一小部分必要用途豁免的溴甲烷在生姜上的使用。为了解决生姜防治根结线虫药剂较少的问题,中国环境保护部和农业部资助企业进行新型杀线虫剂的登记,以解决溴甲烷淘汰后生姜上使用的熏蒸剂替代品缺乏的问题。预计2020年,这些替代品将在生姜上获得登记。

    4、中国溴甲烷替代技术研究进展

    为了实现可持续发展,我国在溴甲烷的淘汰中,优先发展非化学替代技术,如嫁接、抗性品种、太阳能生物熏蒸、厌氧消毒和无土栽培等可靠的替代技术。并注意借鉴国际上成功的经验,组织了多次出国专题访问和邀请国际专家到中国培训,委托相关的机构进行抗性种苗的生产,这些技术在淘汰溴甲烷在蔬菜上的应用取得了良好的成效。

    火焰消毒是一项新的物理防治技术,在以色列已开始应用。在多年摸索的基础上,中国创新研发了高温火焰消毒机械,采用反转刀辊精细旋耕深取土与火焰高温处理相结合,优化火焰燃烧区气流场分布,通过提高碎土率、延长高温火焰与土壤接触时间等措施,强化土壤消毒杀菌效果。研究结果表明对地下害虫、根结线虫和杂草均有良好的效果,并对土壤板结和土壤改良表现出良好的前景。

    为淘汰溴甲烷,中国政府资助大专院校和企业开发新型替代技术,并加速这些新农药的登记。目前,已筛选出高效、无残留的高效熏蒸剂,包括硫酰氟、二甲基二硫、1,3-二氯丙烯、碘甲烷、异硫氰酸烯丙酯等。首次明确了硫酰氟作为土壤熏蒸剂的效果并在世界上首次登记作为土壤熏蒸剂;异硫氰酸烯丙酯(辣根素)作为溴甲烷的替代品也获得登记;明确二甲基二硫和1,3-二氯丙烯是当前经济、高效的防治根结线虫药剂,二甲基二硫正在登记之中。

    为了将这些新型熏蒸剂方便地应用,还发明了胶囊施药技术,将高毒、高危险农药氯化苦、1,3-二氯丙烯、碘甲烷及其混剂加工成胶囊,从而高效安全地使用。根据中国不同自然条件、作物种植方式和气候条件,在国内草莓、蔬菜、生姜、山药、果树再植及人参上开发了适合中国的10种土壤消毒技术,即注射施药技术、混土施药技术、化学灌溉技术、分布带施药技术、胶囊施药技术、火焰消毒技术、太阳能消毒技术、生物熏蒸技术、厌氧消毒技术、臭氧消毒技术及减少熏蒸剂散发技术。这些技术可适合中国不同作物和地区无公害农产品的生产和有机食品生产的需要,并且使用方便,有效地保护施药人员及环境安全。

    上述技术的使用,必须借助于机械。为了解决氯化苦和棉隆施药问题,中国政府和国际组织均资助一些企业和科研单位,开发了系列施药机械,较好地解决了熏蒸剂施药难的问题。施药能做到高效、精确、方便、安全、易于操作、易于维护,受到土壤消毒专业公司欢迎,这些经济方便的小型施药机具,可在中国乡村道路上运输及在小型温室中灵活使用。在精准注射施药方面,已研发了旋耕、施药、覆膜一体机。

    为了精确地防控病害,还研发了快速检测试纸、电镜免疫胶体金技术、多种PCR、LAMP可视化检测、Dot-ELISA方法,从而建立高性能的多种病毒单克隆制备技术体系。

    5、减少熏蒸剂的散发和用量

    为了提高熏蒸剂的利用率,减少熏蒸剂对环境的影响,中国首创了熏蒸剂与生物熏蒸轮用技术,即第一年使用化学熏蒸剂,第二年使用生物熏蒸技术,连续5年的试验表明,草莓产量与连年使用氯化苦相当,但减少了氯化苦一半的用量。在生姜上,氯化苦熏蒸与木霉、枯草芽孢杆菌等生物制剂配合使用,同时进行种姜消毒和阻截病害的传染和传播,一次处理可取得2~3年的效果。未来熏蒸剂将与太阳能消毒、土壤有机质补充、厌氧消毒技术、生物防治制剂轮用或配合使用,进一步减少熏蒸剂的用量。

    为了减少熏蒸剂的散发,筛选了大量的塑料薄膜,新型高强度塑料薄膜PVC、PDVC在中国问世,可显著减少熏蒸剂的散发。

    6、土壤熏蒸与可持续发展

    长期以来,普遍认为土壤熏蒸将杀灭有益微生物,并对土壤产生严重的影响。针对这一问题,中国开展了系统的研究,研究结果表明:氯化苦熏蒸之后,细菌群落多样性显著下降,但3个月后可恢复到对照水平;对土壤微生物群落结构多样性影响较小。土壤熏蒸后,细菌群落组成在门水平上没有显著改变。研究发现,土壤熏蒸后,可增加有益微生物如芽孢杆菌属、假单胞菌属、链霉菌属及小单孢子菌属数量。熏蒸短暂抑制氮循环功能基因丰度,解除熏蒸压力后,氮循环微生物在后期培养过程中能够恢复至对照水平(<59d)。因此,有益微生物恢复的速度显著快于有害生物。但需要关注的是,如果土壤熏蒸后栽种有病种苗,或浇不洁净的水,或农事操作带入病菌,将导致腐霉菌的快速繁殖,进而影响土壤熏蒸的效果。

    土壤熏蒸能减少氮肥的使用,即熏蒸通过抑制氨氧化过程、促进有机氮分解过程增加铵态氮含量。

    我国在草莓上进行土壤熏蒸消毒已有20余年的历史,在生姜上亦有15年的历史。目前,未见土壤熏蒸对土壤造成破坏的迹象。通过土壤熏蒸消毒,作物一直持续地高产稳产。

    7、土壤熏蒸消毒与食品安全

    安丘是我国土壤熏蒸消毒面积最大的地区,安丘生姜出口居全国第一,合格率达100%,远销对食品安全有着苛刻要求的日本、欧洲等发达国家。

    通过对土壤熏蒸消毒和未消毒的作物产品进行对比,结果表明氯化苦处理土壤会提高生姜活性成分10-姜酚、8-姜酚及四氢姜黄素含量。土壤消毒后,番茄可溶性糖、VC含量及可溶性蛋白质等指标均明显高于未处理对照区番茄,表现在番茄的色泽、口感及营养成分都较高。云南省三七产品质量检验中心和云南云测质量检测有限公司分别出具的示范基地三七品质检测报告,表明三七总皂苷含量与传统种植相比无显著差异,农药残留和重金属检测结果低于国家限量标准。

    8、社会化服务体系的建立与完善

    因为熏蒸剂具有较高的毒性,使用技术水平较高,并且需要专用的施药机械,农民难以掌握熏蒸剂的使用。在此种情形下,中国逐步建立了12个专业熏蒸公司,这些公司主要分布在山东(4个)、河北(3个)、北京、重庆、辽宁、四川、山西(各1个),这些公司具有危险性经营资质。

    他们还具有专用的贮备库、运输车辆;消毒人员经过技术和安全培训,安监局颁发证书。

    持证人员可直接为农民服务,无流通环节,但要求有详细的服务对象和药品使用记录。

    此外还要求有标准化操作程序,保障服务质量;以及进行包片管理,根据病虫草害,提供解决方案。

    当农民需要服务时,只需打一个电话,填写熏蒸服务申请表,则由专业公司根据土传病害的危害程度,制订相应的防治方案,为农民提供专业化服务。采用熏蒸服务后,进行土传病原菌和线虫的检测,为用户提供检测报告。如果检测结果发现熏蒸效果达不到预期效果时,能及时补救,避免高附加值作物遭受更大的损失。目前这种服务已受到当地政府和农民的高度认可。

    2016~2018年,全国多地姜瘟病暴发,生姜成片死亡,大幅度减产或绝收,而采用土壤熏蒸消毒处理,则极少见到姜瘟病成片死亡的情景,而是呈现出一片丰收的景象,露地每亩地单产一般为6000~7500kg,保护地达到7500~ 11000kg,最高达到15000kg,这一高产在未采用土壤熏蒸的地区是难以想象的。由于采用土壤熏蒸有效控制了土传病害,作物生长健壮,后期很少施用农药,因此保障了农产品的安全,安丘大姜也成为出口创汇的品牌。在安丘,土壤熏蒸的作物也由生姜推广到草莓、番茄、黄瓜、芋头、山药、三七、人参等作物,均取得良好的经济效益。

    创新性地将土壤熏蒸技术应用于中国的特色作物如三七。针对三七土传病害,采用“轮作降氮、土壤熏蒸、种子包衣、种苗浸种、消毒剂保护+诱抗剂补充”进行治理,将三七轮作间隔年限由原来15~20年缩短到3~5年,有效解决了三七连作障碍的生产难题。

    9、相关标准、规范的建立和推广

    为了保证土传病害的防治效果并能保护环境,中国政府主管部门授权中国农业科学院植物保护研究所组织有关专家制订了氯化苦、棉隆等熏蒸剂的使用标准,并不断颁布实施。土壤熏蒸消毒从此走了专业化、标准化的道路,并逐步向精准化、智能化的方向迈进。

    土壤熏蒸消毒后只是保证土壤无病这一环节,而种苗、浇水、旋耕、中耕等农事操作还会将病原菌带入田间,为防控每一个可能传入土传病害的环节,农业部溴甲烷淘汰项目管理办公室组织有关单位起草了草莓、番茄、生姜等作物的良好农业规范,从而保证土壤熏蒸消毒的效果。

    为让广大农技人员和农民掌握溴甲烷替代技术,农业部主管部门、科研单位和相关企业编写宣传画和培训材料,每年组织召开多种形式的培训会,推广土壤熏蒸的成果,这一技术在土传病害发生严重的地区得到了越来越多应用。由最早采用这一技术的山东、河北、北京和重庆,推广到辽宁、吉林、云南、湖北、湖南、四川、山西、甘肃、安徽等地区的多种高附加值作物上,取得良好的经济效益和环境生态效益。中央电视台、北京电影电视制作中心、中央农广校、农民日报、科技日报等媒体都多次报道。

    随着经济的发展,土壤消毒这一技术将会得到越来越多的应用。对比发达国家熏蒸剂的用量可以发现,土壤熏蒸消毒是控制土传病害的有效措施。2012年美国加州使用量排列前20位的农药中,毒性较低的天然物质占10个,熏蒸剂占6个,除草剂4个。而2012年我国使用量排列前20位农药中,杀虫剂10个,杀菌剂5个,除草剂5个。我国保护地面积超过380万公顷,而土壤消毒面积不到1%。

    溴甲烷的淘汰是一项国际履约工作,是一项使命,也是一次机遇。将国际上先进的替代技术引进到中国,并吸收和发展,适应了中国的国情,保障了高附加值作物的连年栽培,全面提高了农产品的品质,保障了食品的安全,相信在未来会有更加广阔的前景。



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