“工欲善其事,必先利其器”。農用植保無人飛機以其噴霧效率高、適用性好、節水、節藥和省工等優點而在農作物病蟲害防治中發揮著越來越重要的作用。據統計,2020年我國用植保無人飛機防治有害生物已經達到10億畝次。與傳統地面常規植保裝備相比,植保無人飛機載重小、飛行快、噴頭距離作物冠層較高,同時植保無人飛機施藥采取低容量噴霧方式,農藥霧滴沉降過程中蒸發萎縮快、飄移風險大,例如,2018年新疆和碩縣發生一起在小麥地用無人飛機噴灑除草劑導致附近農戶的枸杞發生藥害,被判賠償 75萬。隨著植保無人飛機的迅速推廣,無人飛機低容量噴霧造成的藥害問題和環境風險時有發生。因此,研發推廣適合植保無人飛機的專用藥劑和助劑已經成為植保無人飛機低容量施藥技術的關鍵。

基于此,國家航空植保科技創新聯盟于2018年成立了“飛防專用藥劑.助劑專業委員會” (簡稱“專委會”),組織專家調研了日本在農用無人飛機專用藥劑登記管理方面的經驗與做法,并進行了多次討論和認真梳理,希望對我國飛防藥劑的研發及管理起到一定的借鑒作用。

1  飛防制劑登記情況    

日本是世界上植保無人飛機應用最早的國家之一,日本植保無人飛機行業之所以迅速、有序的發展,主要有兩方面原因：一是近幾年日本農業從業人口逐年下降,農業從業人口目前已跌破200萬,且平均年齡在66歲以上,老齡化嚴重,因此省時省力的植保無人飛機在農業生產中發揮出很大優勢,大大提高工作效率,減輕環境和施藥人員的風險；二是日本政府重視并大力推動無人飛機行業發展,無論是從監管部門的管理政策,還是配套藥劑的登記使用等諸多方面,政府和行業密切配合。    

日本多旋翼無人機農藥制劑的管理機構是農林水產航空協會,登錄日本“產業用無人航空機用農藥”網站(http://mujin-heri.jp/index11.html),截止到2020年11月6日,日本登記用于植保無人飛機的農藥制劑有316個(表1),其占所有登記農藥制劑數量的6.2%。      

由表1可以看出,日本登記用于植保無人飛機的農藥包括殺菌劑、殺蟲劑、殺蟲殺菌混劑、除草劑和植物生物生長調節劑,登記作物主要是水稻、小麥、大豆等。除草劑則只登記用于水稻田,并且水稻田除草劑登記的農藥劑型以顆粒劑、展膜油劑為主,施藥方法則是采用無人機顆粒撒施、無人機展膜油劑撒滴施用,基本不采用無人機低容量噴霧方式,以避免除草劑霧滴飄移造成藥害。殺菌劑、殺蟲劑、殺菌殺蟲混劑的登記劑型包括乳油、微乳劑、水乳劑和顆粒劑等劑型,分別采用低容量噴霧或顆粒撒施技術。日本無人機低容量噴霧推薦使用的農藥制劑稀釋倍數一般為稀釋4～16倍,多為稀釋8倍,施藥液量為每公頃8～16升。

表1  日本無人機飛防農藥登記基本情況(截止到2020年11月)

       *：無人機撒施展膜油劑的用藥量為2.5～5.0升/公頃。       

日本植保無人飛機主要用于水稻、小麥、大豆等作物病蟲害防治,其中尤以水稻上使用最為廣泛,約 36%的水稻植保工作是由無人飛機來完成的,占到了日本無人飛機使用面積的87%,其次是小麥和大豆,分別占無人飛機使用面積的7%和5%,其它作物只占1%。分析其原因,考慮到無人飛機的噴霧霧滴在大田作物冠層沉積分布比較均勻,防治病蟲草的效果較好,日本專家認為植保無人飛機更適合大田條播作物病蟲草害防治；而對于株冠體積大的果樹,無人飛機的噴液量較低,藥液難以有較好的潤濕和穿透作用,這樣就很難保證對有害生物的防治效果。       

由于日本登記用于無人飛機施藥的藥劑和劑型主要是在已登記的常規藥劑中篩選并加工出適合航空植保作業的藥劑,因而具有兩大優點；一是登記用于航空植保的藥劑均可作為常規地面植保藥劑使用,也就是說同一藥劑如果是航空植保藥劑,那么也可以作為常規植保作業藥劑使用,只不過作為航空植保藥劑應用時,登記適用的防治對象往往少于常規地面使用時的登記作物和防治對象：二是由于在藥劑配方設計和加工時考慮到了無人飛機植保作業的特點,加工成無人機撒施用顆粒劑,或者加工成高濃度低稀釋倍數施用的殺蟲殺菌混劑,噴霧作業時不再混合使用,不存在多個藥劑混用時分層、絮凝、沉淀等藥液穩定性問題。

2  登記試驗要求

日本主要采用增加施藥方式來登記管理植保無人飛機用藥,即在已經獲得地面常規噴霧使用登記前提下,農藥企業申請植保無人飛機低容量噴霧使用的擴作試驗。2019年以前,日本飛防藥劑登記試驗包括田間藥效試驗、殘留試驗、作物安全性試驗以及鄰近作物試驗等,登記試驗工作主要是由農業航空協會 (JAAA)來完成的。2019年2月,日本農林水產省發布了《農藥使用方法的標識及需要提交的研究報告》,根據多年使用無人飛機的經驗,簡化了植保無人飛機專用藥劑的藥效和殘留試驗,但有關無人飛機噴霧的作物安全性和飄移試驗仍是需要提交的重要登記試驗資料。      

日本無人飛機主要機型為油動無人飛機,開發油動無人飛機主要目的是為了替代有人駕駛航空飛機,所以油動無人飛機施用農藥的登記資料要求大部分與“有人駕駛航空”相同。日本無人飛機施用農藥登記對不同劑型產品采用不同的策略,一是對于乳油、水乳劑、微乳劑、水分散粒劑等用于對水稀釋噴霧的農藥制劑,采用增加施藥方式登記,即在該產品已經獲得了地面常規噴霧的使用登記前提下,提出增加無人飛機低容量噴霧方式用藥；二是對于顆粒劑、超低容量制劑等無需對水稀釋的農藥制劑,登記申請者可以直接申請登記用于植保無人飛機施藥。

2.1  藥效試驗      

常規噴霧和低容量高濃度噴霧相比,藥效、藥害表現可能不同,因此,需要重新開展藥效試驗。無人飛機田間藥效試驗,可以參考常規噴霧的數據,相應減少試驗次數。日本規定,常規噴霧登記通常需要完成6個田間藥效試驗,一般需2年,每年完成3個試驗。無人飛機噴霧的藥效試驗數為2個,可以在1年內全部完成。      

日本還規定,無人飛機藥效試驗規程中需要用霧滴卡檢測霧滴沉積分布情況。無人飛機噴霧登記需要完成2種作物的安全性試驗,試驗劑量為推薦劑量的2倍。

2.2  殘留試驗       

依照2009年實施的經濟合作與發展組織(OECD)第509號試驗準則,如果從地面器械常規噴霧已經有足夠的試驗數據,只要在產品標簽標明在條播作物上航空噴霧的施藥液量≥18.7升/公頃(1.25升/畝) ,或者在果樹上航空噴霧的施藥液量≥93.5升/公頃(6.23升/畝),則使用航空設備的田間試驗一般可以減免。但是,在2019年以前,日本的農藥監管部門認為,無人飛機采用的是低容量高濃度噴霧作業方式,其稀釋倍數和用水量遠低于常規噴霧,藥液濃度顯著提高,登記殘留試驗不能減免。      

2019年2月22日,日本農林水產省(MAFF)食品安全和消費事務局印發通知,對2010年11月24日農產第8147號通知《關于農藥登記申請資料要求》進行了修訂,明確了無人飛機噴灑農藥的殘留試驗要求：已經登記用于地面噴霧的農藥,在提出增加無人飛機高濃度低稀釋倍數噴霧登記時,若單位面積有效成分用藥量在原登記范圍內,則無需再提交作物殘留試驗報告。

2.3  作物安全性試驗      

日本明確要求,無人飛機施用農藥登記管理需要開展作物安全性試驗。2019年2月,日本農林水產省(MAFF)通知明要求,需要開展無人飛機施用農藥藥害試驗研究。登記作物安全性試驗,一般需要一年兩地,試驗劑量為推薦劑量的兩倍；作物安全性試驗可以和藥效試驗同步進行。鄰近作物的安全性試驗,需要選擇五種敏感作物開展試驗。

3  標簽管理       

農藥標簽是農藥管理的重要內容,它可以指導施藥者科學、合理、安全的使用農藥。在日本,獲得無人飛機施藥方式登記的農藥制劑,都在農藥標簽中明確標明。以某公司生產的24%咯喹銅顆粒劑的產品標簽為例,該產品登記用于直升飛機和植保無人飛機撒施防治稻瘟病,標明了該農藥制劑的兩種施藥方法--空中散布(直升飛機撒施)和植保無人飛機撒施兩種,該制劑的使用量為每1,000平方米,使用500克制劑,即每公頃使用5千克制劑,折算為1千克顆粒劑可以用于3畝水稻田。這種制劑的包裝為15公斤裝,每個包裝可以用于3公頃水稻稻瘟病防治。     

以日本登記用于水稻飛防的農藥制劑14.5%嘧菌酯.噻蟲嗪懸浮劑為例,產品標簽中明確標明了植保無人飛機噴霧施藥方法,并分別標注了常規噴霧和植保無人飛機低容量噴霧的稀釋倍數、施藥液量等信息 (表2)。

表2  14.5%嘧菌酯.噻蟲嗪懸浮劑標簽中有關無人機施藥方法的基本信息

4  討論      

早在1987年,日本研制出了世界上第一臺農業用無人飛機,并于次年開始限量銷售。目前,日本采用植保無人飛機進行防治病蟲草害的耕地面積接近100萬公頃,而日本的總耕地面積不足500萬公頃,采用植保無人飛機進行防治的耕地面積約占總耕地面積的20%。植保無人飛機已成為日本最重要的植保技術措施。     

目前,日本植保無人飛機在農業領域主要用于農藥、肥料、種子的空中散布或調查,不僅有系列的航空植保藥劑,在保障作業人員及周邊環境設施安全等方面也積累大量經驗并不斷完善管理體系,在此基礎上形成了系統的植保作業規范和安全操作指南等,通用性較強。在無人飛機施用農藥的登記管理方面,日本已經積累了30多年的數據和經驗,并且近年來一直不斷對登記資料要求進行修訂,值得學習借鑒。       

一個農藥霧滴對防治對象來講,可以看作一個“炸彈”,有其“殺傷半徑”,不同類型和不同特性的農藥霧滴對有害生物的“殺傷半徑”和持效期各異。植保無人飛機噴霧是一種低容量噴霧方式,農藥霧滴在靶標表面的沉積分布只能達到一定的覆蓋密度,因此,為保證農藥防治效果,需要選擇“殺傷半徑”大和持效期長的農藥霧滴,這就需要研究適合無人飛機施藥方式的農藥制劑。另外,無人飛機低容量噴霧霧滴飄移風險大,需要研究強沉降性、耐揮發性、抗飄移性的農藥制劑。隨著我國植保無人飛機應用的快速發展,需要加快推進植保無人飛機噴施農藥的登記管理工作,促進植保無人飛機噴施農藥制劑研發,為植保無人機登記藥劑的科學合理使用提供有力保障。