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溴甲烷逐漸淘汰,目前有哪些替代技術呢?

時間:2019/5/23 3:36:36文章來源:中國農資網瀏覽次數: 6818

    溴甲烷的淘汰是一項國際履約工作,是一項使命,也是一次機遇。將國際上先進的替代技術引進到中國,并吸收和發展,適應了中國的國情,保障了高附加值作物的連年栽培,全面提高了農產品的品質,保障了食品的安全,相信在未來會有更加廣闊的前景……

溴甲烷逐漸淘汰,目前有哪些替代技術呢?

    1、臭氧層保護公約背景

    1976年,聯合國環境署(UNEP)理事會第一次討論了臭氧層破壞問題。在UNEP和世界氣象組織(WMO)設立臭氧層協調委員會(CCOL)定期評估臭氧層破壞后,1977年召開了臭氧層專家會議。1985年3月由21個國家的政府和歐洲共同體簽署了《保護臭氧層維也納公約》。《公約》敦促簽約國保護人類健康和環境不受臭氧消耗效應的影響,參與國政府提供在研究、觀測和信息交流方面的合作。該《公約》締約國承諾針對人類改變臭氧層的活動采取普遍措施以保護人類健康和環境。《維也納公約》是一項框架性協議,不包含法律約束的控制和目標。截至2019年5月1日,共有197個締約方簽署了該《公約》,中國于1989年9月11日加入《維也納公約》。

    1989年,在聯合國環境規劃署指導下又簽訂了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》,并于1989年1月1日起生效。《議定書》規定了各簽約國限制受控物質——最初為5種氯氟烴(CFCs)和3種哈龍(Halon)的生產和消費所必須采取的步驟。《蒙特利爾議定書》及作為其基礎的《保護臭氧層維也納公約》是第一個保護大氣層的全球性條約。截至2019年5月1日,共有197個締約方簽署了該公約,中國于1991年6月14日加入《議定書》。

    關于《倫敦修正案》。新的科學信息很快證明,最初的《議定書》不能適當地保護臭氧層。1990年6月在倫敦會議所作的修正采取了補充受控物質的方法,并對發展中國家提供技術和經濟援助。《倫敦修正案》增加了10個CFCs、四氯化碳和三氯甲烷,并對受控物質的限制規定了期限,生效日期為1992年8月10日。截至2019年5月1日,共有197個締約方簽署了該公約,中國于1991年6月14日加入《修正案》。

    關于《哥本哈根修正案》。從那時起,簽約國通過了一些追加的方法控制包括溴甲烷在內的ODS。溴甲烷是1992年在《哥本哈根修正案》上被列為受控物質的,生效日期為1994年6月14日。截至2019年5月1日,共有197個締約方簽署了《修正案》,中國于2003年4月22日加入《修正案》。

    關于《蒙特利爾修正案》。該《修正案》主要規定了消耗臭氧層物質進出口的一些措施。該修正案要求締約方對所有受控物質建立進出口許可證制度,還規定了在締約方和非締約方之間禁止溴甲烷貿易。《蒙特利爾修正案》于1997年9月17日在蒙特利爾簽署,1999年11月10日生效,截至2019年5月1日,共有197個締約方簽署了《修正案》,中國于2010年5月19日加入《修正案》。

    關于《北京修正案》。該《修正案》增加了一種新的受控物質即溴氯甲烷,要求從2002年起各締約方禁止此種物質生產和消費(必要用途除外)。北京修正案也第一次對HCFC的生產規定了控制條款。此外,北京修正案增加了很重要的一條:禁止締約方和非締約方之間進行HCFC類物質貿易的條款。《北京修正案》于1999年12月3日在北京簽署,2002年2月25日生效。截至2019年5月1日,共有197個締約方簽署了《修正案》,中國于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,是一種鹵代烴類熏蒸劑,在常溫下蒸發成比空氣重的氣體,同時具有強大的擴散性和滲透性,可有效殺滅土壤中的真菌、細菌、土傳病毒、昆蟲、螨類、線蟲、雜草、嚙齒動物等。溴甲烷作為熏蒸劑具有下列顯著優點:(1)生物活性高、作用迅速,很低濃度就可快速殺死絕大多數生物; (2)沸點低,低溫下即可氣化,使用不受環境溫度限制;(3)化學性質穩定及水溶性小,應用范圍廣,可熏蒸含水量較高的物品;(4)穿透能力強,能穿透土壤、農產品、木器等,殺滅位于深層的有害生物;(5)使用多年,有害生物的抗性上升很慢;(6)用于土壤消毒,可減少地上部病蟲害的發生,并可減少氮肥的用量,能顯著提高農產品的產量及品質。因此,溴甲烷自40年代開始應用以來,一直是世界上應用最廣泛的熏蒸劑。廣泛應用于土壤消毒、倉庫消毒、建筑物熏蒸、植物檢疫、運輸工具消毒等。

    3、中國溴甲烷淘汰進展

    我國在溴甲烷的淘汰上采用了先易后難的原則,有成熟替代品的行業先行淘汰。2004年起,中國開始了糧食行業和煙草行業溴甲烷的淘汰。2007年,中國采用磷化氫+二氧化碳混合熏蒸技術成功淘汰了溴甲烷在糧食熏蒸上的應用;在煙草上采用的是非化學技術漂浮育苗法淘汰了溴甲烷在煙草苗床上地應用。

    2008年,中國啟動了農業行業溴甲烷行動,淘汰的戰略也采用了先易后難的做法。有成熟和合法替代品的作物先行淘汰,替代技術不成熟的作物后淘汰。采用這一戰略后,在草莓上采用的溴甲烷替代品是氯化苦和棉隆;在番茄、黃瓜、辣椒、茄子上采用了抗性品種、嫁接技術以及使用阿維菌素、棉隆、威百畝、氰氨化鈣、有機肥等一系列替代產品和技術來對病蟲害進行綜合防治。由于這些技術能取得溴甲烷相同或更好的效果,并且經濟有效,農民很快接受了這些技術并商業化應用。在此種情形下,中國于2011年撤銷了溴甲烷在草莓、番茄、黃瓜等作物上的農藥登記,宣告中國已順利淘汰了溴甲烷在上述作物的應用。

    自2009年起,中國開始著手生姜溴甲烷的淘汰。生姜是中國使用溴甲烷量最大的作物,也是淘汰最困難的作物。在生姜上危害的土傳病害有姜瘟病、莖基腐病和根結線蟲病,而當時生姜上登記的只有氯化苦一個合法替代品種,在根結線蟲的防治上無合法的替代品。因此在生姜上重點推廣氯化苦在姜瘟病和莖基腐病發生的地區使用,淘汰了絕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。為了解決生姜防治根結線蟲藥劑較少的問題,中國環境保護部和農業部資助企業進行新型殺線蟲劑的登記,以解決溴甲烷淘汰后生姜上使用的熏蒸劑替代品缺乏的問題。預計2020年,這些替代品將在生姜上獲得登記。

    4、中國溴甲烷替代技術研究進展

    為了實現可持續發展,我國在溴甲烷的淘汰中,優先發展非化學替代技術,如嫁接、抗性品種、太陽能生物熏蒸、厭氧消毒和無土栽培等可靠的替代技術。并注意借鑒國際上成功的經驗,組織了多次出國專題訪問和邀請國際專家到中國培訓,委托相關的機構進行抗性種苗的生產,這些技術在淘汰溴甲烷在蔬菜上的應用取得了良好的成效。

    火焰消毒是一項新的物理防治技術,在以色列已開始應用。在多年摸索的基礎上,中國創新研發了高溫火焰消毒機械,采用反轉刀輥精細旋耕深取土與火焰高溫處理相結合,優化火焰燃燒區氣流場分布,通過提高碎土率、延長高溫火焰與土壤接觸時間等措施,強化土壤消毒殺菌效果。研究結果表明對地下害蟲、根結線蟲和雜草均有良好的效果,并對土壤板結和土壤改良表現出良好的前景。

    為淘汰溴甲烷,中國政府資助大專院校和企業開發新型替代技術,并加速這些新農藥的登記。目前,已篩選出高效、無殘留的高效熏蒸劑,包括硫酰氟、二甲基二硫、1,3-二氯丙烯、碘甲烷、異硫氰酸烯丙酯等。首次明確了硫酰氟作為土壤熏蒸劑的效果并在世界上首次登記作為土壤熏蒸劑;異硫氰酸烯丙酯(辣根素)作為溴甲烷的替代品也獲得登記;明確二甲基二硫和1,3-二氯丙烯是當前經濟、高效的防治根結線蟲藥劑,二甲基二硫正在登記之中。

    為了將這些新型熏蒸劑方便地應用,還發明了膠囊施藥技術,將高毒、高危險農藥氯化苦、1,3-二氯丙烯、碘甲烷及其混劑加工成膠囊,從而高效安全地使用。根據中國不同自然條件、作物種植方式和氣候條件,在國內草莓、蔬菜、生姜、山藥、果樹再植及人參上開發了適合中國的10種土壤消毒技術,即注射施藥技術、混土施藥技術、化學灌溉技術、分布帶施藥技術、膠囊施藥技術、火焰消毒技術、太陽能消毒技術、生物熏蒸技術、厭氧消毒技術、臭氧消毒技術及減少熏蒸劑散發技術。這些技術可適合中國不同作物和地區無公害農產品的生產和有機食品生產的需要,并且使用方便,有效地保護施藥人員及環境安全。

    上述技術的使用,必須借助于機械。為了解決氯化苦和棉隆施藥問題,中國政府和國際組織均資助一些企業和科研單位,開發了系列施藥機械,較好地解決了熏蒸劑施藥難的問題。施藥能做到高效、精確、方便、安全、易于操作、易于維護,受到土壤消毒專業公司歡迎,這些經濟方便的小型施藥機具,可在中國鄉村道路上運輸及在小型溫室中靈活使用。在精準注射施藥方面,已研發了旋耕、施藥、覆膜一體機。

    為了精確地防控病害,還研發了快速檢測試紙、電鏡免疫膠體金技術、多種PCR、LAMP可視化檢測、Dot-ELISA方法,從而建立高性能的多種病毒單克隆制備技術體系。

    5、減少熏蒸劑的散發和用量

    為了提高熏蒸劑的利用率,減少熏蒸劑對環境的影響,中國首創了熏蒸劑與生物熏蒸輪用技術,即第一年使用化學熏蒸劑,第二年使用生物熏蒸技術,連續5年的試驗表明,草莓產量與連年使用氯化苦相當,但減少了氯化苦一半的用量。在生姜上,氯化苦熏蒸與木霉、枯草芽孢桿菌等生物制劑配合使用,同時進行種姜消毒和阻截病害的傳染和傳播,一次處理可取得2~3年的效果。未來熏蒸劑將與太陽能消毒、土壤有機質補充、厭氧消毒技術、生物防治制劑輪用或配合使用,進一步減少熏蒸劑的用量。

    為了減少熏蒸劑的散發,篩選了大量的塑料薄膜,新型高強度塑料薄膜PVC、PDVC在中國問世,可顯著減少熏蒸劑的散發。

    6、土壤熏蒸與可持續發展

    長期以來,普遍認為土壤熏蒸將殺滅有益微生物,并對土壤產生嚴重的影響。針對這一問題,中國開展了系統的研究,研究結果表明:氯化苦熏蒸之后,細菌群落多樣性顯著下降,但3個月后可恢復到對照水平;對土壤微生物群落結構多樣性影響較小。土壤熏蒸后,細菌群落組成在門水平上沒有顯著改變。研究發現,土壤熏蒸后,可增加有益微生物如芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、鏈霉菌屬及小單孢子菌屬數量。熏蒸短暫抑制氮循環功能基因豐度,解除熏蒸壓力后,氮循環微生物在后期培養過程中能夠恢復至對照水平(<59d)。因此,有益微生物恢復的速度顯著快于有害生物。但需要關注的是,如果土壤熏蒸后栽種有病種苗,或澆不潔凈的水,或農事操作帶入病菌,將導致腐霉菌的快速繁殖,進而影響土壤熏蒸的效果。

    土壤熏蒸能減少氮肥的使用,即熏蒸通過抑制氨氧化過程、促進有機氮分解過程增加銨態氮含量。

    我國在草莓上進行土壤熏蒸消毒已有20余年的歷史,在生姜上亦有15年的歷史。目前,未見土壤熏蒸對土壤造成破壞的跡象。通過土壤熏蒸消毒,作物一直持續地高產穩產。

    7、土壤熏蒸消毒與食品安全

    安丘是我國土壤熏蒸消毒面積最大的地區,安丘生姜出口居全國第一,合格率達100%,遠銷對食品安全有著苛刻要求的日本、歐洲等發達國家。

    通過對土壤熏蒸消毒和未消毒的作物產品進行對比,結果表明氯化苦處理土壤會提高生姜活性成分10-姜酚、8-姜酚及四氫姜黃素含量。土壤消毒后,番茄可溶性糖、VC含量及可溶性蛋白質等指標均明顯高于未處理對照區番茄,表現在番茄的色澤、口感及營養成分都較高。云南省三七產品質量檢驗中心和云南云測質量檢測有限公司分別出具的示范基地三七品質檢測報告,表明三七總皂苷含量與傳統種植相比無顯著差異,農藥殘留和重金屬檢測結果低于國家限量標準。

    8、社會化服務體系的建立與完善

    因為熏蒸劑具有較高的毒性,使用技術水平較高,并且需要專用的施藥機械,農民難以掌握熏蒸劑的使用。在此種情形下,中國逐步建立了12個專業熏蒸公司,這些公司主要分布在山東(4個)、河北(3個)、北京、重慶、遼寧、四川、山西(各1個),這些公司具有危險性經營資質。

    他們還具有專用的貯備庫、運輸車輛;消毒人員經過技術和安全培訓,安監局頒發證書。

    持證人員可直接為農民服務,無流通環節,但要求有詳細的服務對象和藥品使用記錄。

    此外還要求有標準化操作程序,保障服務質量;以及進行包片管理,根據病蟲草害,提供解決方案。

    當農民需要服務時,只需打一個電話,填寫熏蒸服務申請表,則由專業公司根據土傳病害的危害程度,制訂相應的防治方案,為農民提供專業化服務。采用熏蒸服務后,進行土傳病原菌和線蟲的檢測,為用戶提供檢測報告。如果檢測結果發現熏蒸效果達不到預期效果時,能及時補救,避免高附加值作物遭受更大的損失。目前這種服務已受到當地政府和農民的高度認可。

    2016~2018年,全國多地姜瘟病暴發,生姜成片死亡,大幅度減產或絕收,而采用土壤熏蒸消毒處理,則極少見到姜瘟病成片死亡的情景,而是呈現出一片豐收的景象,露地每畝地單產一般為6000~7500kg,保護地達到7500~ 11000kg,最高達到15000kg,這一高產在未采用土壤熏蒸的地區是難以想象的。由于采用土壤熏蒸有效控制了土傳病害,作物生長健壯,后期很少施用農藥,因此保障了農產品的安全,安丘大姜也成為出口創匯的品牌。在安丘,土壤熏蒸的作物也由生姜推廣到草莓、番茄、黃瓜、芋頭、山藥、三七、人參等作物,均取得良好的經濟效益。

    創新性地將土壤熏蒸技術應用于中國的特色作物如三七。針對三七土傳病害,采用“輪作降氮、土壤熏蒸、種子包衣、種苗浸種、消毒劑保護+誘抗劑補充”進行治理,將三七輪作間隔年限由原來15~20年縮短到3~5年,有效解決了三七連作障礙的生產難題。

    9、相關標準、規范的建立和推廣

    為了保證土傳病害的防治效果并能保護環境,中國政府主管部門授權中國農業科學院植物保護研究所組織有關專家制訂了氯化苦、棉隆等熏蒸劑的使用標準,并不斷頒布實施。土壤熏蒸消毒從此走了專業化、標準化的道路,并逐步向精準化、智能化的方向邁進。

    土壤熏蒸消毒后只是保證土壤無病這一環節,而種苗、澆水、旋耕、中耕等農事操作還會將病原菌帶入田間,為防控每一個可能傳入土傳病害的環節,農業部溴甲烷淘汰項目管理辦公室組織有關單位起草了草莓、番茄、生姜等作物的良好農業規范,從而保證土壤熏蒸消毒的效果。

    為讓廣大農技人員和農民掌握溴甲烷替代技術,農業部主管部門、科研單位和相關企業編寫宣傳畫和培訓材料,每年組織召開多種形式的培訓會,推廣土壤熏蒸的成果,這一技術在土傳病害發生嚴重的地區得到了越來越多應用。由最早采用這一技術的山東、河北、北京和重慶,推廣到遼寧、吉林、云南、湖北、湖南、四川、山西、甘肅、安徽等地區的多種高附加值作物上,取得良好的經濟效益和環境生態效益。中央電視臺、北京電影電視制作中心、中央農廣校、農民日報、科技日報等媒體都多次報道。

    隨著經濟的發展,土壤消毒這一技術將會得到越來越多的應用。對比發達國家熏蒸劑的用量可以發現,土壤熏蒸消毒是控制土傳病害的有效措施。2012年美國加州使用量排列前20位的農藥中,毒性較低的天然物質占10個,熏蒸劑占6個,除草劑4個。而2012年我國使用量排列前20位農藥中,殺蟲劑10個,殺菌劑5個,除草劑5個。我國保護地面積超過380萬公頃,而土壤消毒面積不到1%。

    溴甲烷的淘汰是一項國際履約工作,是一項使命,也是一次機遇。將國際上先進的替代技術引進到中國,并吸收和發展,適應了中國的國情,保障了高附加值作物的連年栽培,全面提高了農產品的品質,保障了食品的安全,相信在未來會有更加廣闊的前景。



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