传统农药的毒性在生态环境中的累积，长期以来不仅污染着环境，还给人类、动物的健康带来了危机、隐患，具有强烈的致癌性和遗传毒性。生物农药具有选择性强、对人畜环境安全、原料来源丰富且不易产生抗药性等优点，逐渐成为全球农药发展的新方向。近年来化学农药对食品安全及环境带来的威胁日益引起人们的警惕，各国对生物农药的发展更加重视。未来相当长一段时间内，生物农药将是今后农药发展的一个重要趋势，推广应用生物农药是现代农业不断发展的必然要求。生物农药主要是指利用植物、微生物等产生的具有生物活性的次生代谢产物所开发的农药，用来防治病、虫、草等有害生物的生物活体及其代谢产物，包括真菌、细菌、病毒、植物生长调节剂等。与传统农药相比生物农药具有对人畜安全、无毒，环境兼容性好，选择性强、对生态环境影响小、不易使害虫产生耐药性等优点，符合现代农业生产和农药的要求。生物农药在一定时间内可在动植物体内和外界环境中降解，符合无公害蔬菜生产要求，也是未来生产绿色食品的理想农药。

1.生物农药分类

目前，生物农药从用途方面可分为微生物源农药、植物源农药、动物源农药等。

微生物源农药是利用微生物或其次级代谢产物作为防治农业有害物质的生物制剂，主要包括微生物源杀虫剂、微生物源杀菌剂、微生物源除草剂和微生物源植物生长调节剂等。其中微生物源杀虫剂又可细分为细菌、真菌、病毒、原生动物及抗生素杀虫剂。如Bt是细菌杀虫剂的代表，是世界上用途最广、产量最大、应用最成功的微生物源杀虫剂。已有的文献来看，白僵菌、拟青霉、虫霉等为代表的真菌杀虫剂应用较多，其中白僵菌已在多个国家实现商品化。生物农药在除草和杀菌方面，大多是以影响昆虫或杂草的正常生理代谢而起到抑制或杀灭作用。芽孢杆菌、假单胞菌、木霉、链霉菌等微生物源杀菌剂主要是直接利用活体微生物进行生物防治。该类农药还可以增强宿主的抗逆性，促进作物生长，达到以菌治菌、以菌治虫、以菌除草，以菌养田的效果。其中，苏云金芽孢杆菌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。微生物源杀菌剂能够抑制病原菌的产生，干扰其生物合成并破坏其细胞结构，且内吸性强、毒性低、刺激植物生长。其作用机制是胃毒作用，昆虫摄入微生物源杀菌剂制剂后，通过肠细胞吸收营养进入体腔和血液，从而使昆虫全身中毒死亡，如苏云金芽孢杆菌杀螟杆菌、球形芽孢杆菌等。防除杂草的病原微生物主要有放线菌、病毒和真菌，最常见的微生物源除草剂是锈菌、炭疽病菌。赤霉素、细胞分裂素、脱落酸是微生物生产的重要的植物生长调节剂。

植物源农药是指从植物体内提取、分离纯化的，具有抗菌、抗病毒、杀虫效果或者以其他农药活性的成分为结构模板，从而制造低毒、高效的新型农药。植物源农药以在外界环境中易降解、无公害等优势，成为绿色生物农药首选之一。主要分为植物源杀虫剂、植物源杀菌剂、植物源除草剂、植物内源激素及植物光活化霉毒等，例如，具有农药活性的植物源杀虫剂主要有生物碱类、萜烯类、黄酮类、甾类等、除虫菊素、烟碱、苦参碱和鱼藤酮等。植物激活蛋白通过与植物表面受体蛋白的互作，可诱导植物的信号传导，引起植物体内一系列代谢反应，调节植物的生理机能以适应环境利于生存，诱导和激活植物自身防卫系统和生长系统，从而产生对病虫害的抗性，促进植物生长，提高作物产量，还能够促进植物的生长以及营养元素的吸收，增强宿主植物的抗逆性，调节土壤理化性质。韩宏义等研究表明，苦参碱对防治草莓金龟子有较好的速效性和持效性，且对天敌安全，对生物多样性的影响较小。印谏素、苦皮藤素、茶皂素等均属于萜烯类植物源农药，这类物质有拒食、内吸、麻醉、忌避、抑制生长发育、破坏害虫信息传递和交配，兼有触杀和胃毒作用。

动物源农药在美国、英国、俄罗斯等国已大量生产和应用动物源农药主要用于害虫的防治，如昆虫激素、昆虫信息素、动物毒素等，其中昆虫信息素和昆虫神经肽以及动物毒素研究较为活跃。昆虫信息素又称昆虫外激素，具有引诱、刺激、抑制、报警、控制产卵等作用。动物毒素是动物产生的对有害生物具有毒杀作用的活性物质，如蜘蛛毒素、黄蜂毒素。昆虫激素是由昆虫内分泌腺体产生的具有调节昆虫生长发育功能的微量活性物质，主要有脑激素、保幼激素和蜕皮激素。昆虫神经肽是一个比较活跃的领域，目前主要是基础性研究，尚未实现商业化生产。天敌动物是指对有害生物具有寄生性或捕食性的昆虫，主要通过商品化繁殖、施放而起到防治作用。

2.生物农药的应用

生物农药Lepimectin作为农药杀虫剂，可以在番茄、甘蓝、草莓、柑橘、葡萄等多种蔬菜和水果上安全使用，杀虫广谱，对斜纹夜蛾、棉铃虫和粉蚧类等大多数鳞翅目和同翅目害虫具有较好的驱杀效果。同时生物农药具有残留量低、半衰期短、降解快、毒性小和安全性高等特点。白僵菌菌株对玉米螟幼虫具有较强的致病性，可提高玉米的产量和质量。日光蜂是苹果棉蚜的主要天敌昆虫，在不施药情况下，日光蜂能有效控制苹果棉蚜种群数量，并且效果明显。在害虫生物防治中，杆状病毒几丁质酶基因可直接作为杀虫剂，或作为苏云金杆菌等微生物杀虫剂的增效剂使用，杆状病毒也可转入植物，获得具有持续杀虫及抗病活性的转基因植物。通过基因工程手段，删除病毒基因组，可改善杆状病毒表达系统对分泌蛋自和膜结合蛋白的表达。杆状病毒几丁质酶适应鳞翅目幼虫中肠的碱性环境，同时具有几丁质内切酶和外切酶活性，转基因植物同时具备抗虫和抗真菌特性，因此在害虫生物防治中有着很大的应用潜力和广阔的发展前景。

发酵产生的次级代谢产物一直是并将继续是开发新的生物农药或合成农药的化学结构骨架的最好来源之一。主要包括液态发酵和固态发酵两种方式，液态发酵是用于大规模生产的主要发酵方式，技术和设备研究都比较成熟，但液态发酵存在培养基成本较高、发酵液后处理工序复杂和效率低等问题，使得产品生产成本较高，不利于其推广。而固态发酵方式作为生产生物农药的一种新方式，在生产中有以下优点：培养基含水量少，废水、废渣少；对环境污染小，易处理；能源消耗低，功能设备简单；投资成本低；产物浓度高，后处理简单等，并且随着电子技术、计算机技术和设备在固态发酵中的应用，其优势将更显突出。通过高效微生物菌株的发酵产生具有生物活性的代谢产物，并将其用于病虫草害的控制是目前创制生物农药的重要途径。随着分子生物学、基因工程、细胞生物学以及遗传学等技术的发展，通过筛选新的菌株，利用相适应的发酵方式来生产所需要的生物农药类型，在现代农业中将得到更广阔的应用。

3.我国生物农药研究中存在的主要问题及对策

生物农药的首要问题就是其防治过程是一个生物学过程，和化学农药相比见效相对缓慢。另外，生物农药的生物活性一般需要较为适宜的环境条件，因此其使用安全性也是需要解决的问题。再者，研发生物农药的科研经费投入较低且分散。与发达国家相比，我国投资研发新的生物农药品种投入量严重不足，比如日本每研制一种生物农药的科研投入2500万美元左右，为中国的5～6倍。另外，生物农药研究人员科研水平较差，科研成果转化率太低。科研人员之间缺乏团结协作精神，加上科研经费投入较少，从而使得生物农药的基础性研究不够深入，关键技术不能突破，且存在信息不对称，研究低水平重复，造成经费分散，不能集中力量干大事。

因此，急需加强生物农药综合应用技术研究，注重分工合作，联合发展。重视生物农药综合应用技术研究，加强其对人体健康和生态环境安全性评价体制机制研究，在严格控制生物农药产品质量的情况下，针对不同农作物和不同生产条件，稳定和提高商品化生物农药的品种的种类与药效，降低成本，提高安全性，促进其健康、稳定发展。

随着人们对化学农药弊端和环保重要性的进一步认识，以及对生物农药内涵的扩展和新技术的不断涌现，生物农药将是21世纪农药领域的研究重点。由于生物农药的作用机理与化学合成农药有很大的不同，因此未来作用机制独特的农药品种将是研究开发的热点之一。生物与化学方法相结合，开发生物化学类农药也是当前科研的新方向。生物农药为化学农药的创制提供了先导化合物，通过对生物农药进行化学结构改造，可创制出新类型的农药。随着细胞工程、基因工程技术的日趋成熟，转基因植物的研究越来越受到重视，生物技术向生物农药研究渗透越来越明显。转基因植物包括具有农药作用的转基因植物与抗农药的转基因植物是未来研究的主攻方向。此外，利用细胞工程改造和生产生物农药、生物农药资源开发、生物农药商品化技术以及生物农药和化学合成农药联合使用技术的研究等，将会在本世纪初生物农药研究中受到越来越多重视。

为了将传统化学农药的毒性、残留降低乃至逐步淘汰此类农药，生物农药研发势在必行。生物农药对生态系统、现代农业发展和人类社会的进步都发挥了不可估量的作用。我国是农业大国，同时也是农药大国，农业的产量关系到我们的经济健康发展和国内的稳定。发展生物农药有利于生态环境保护，提高粮食作物产量，有利于保障我国现代农业又好又快地发展。在国际农产品和食品贸易中，随着我国出口企业面临越来越苛刻的农药残留标准，也为生物农药的发展提供了巨大的机遇。