基于生态风险控制的棉田精准一体施药技术
完成单位：山东农业大学
完成人员：慕卫、张正群、蒋建功、林琎、郑曰英、巴秀成、刘峰
获奖情况：山东省高等学校科学技术三等奖
项目简介：
棉花规模化种植过程中，苗期和花蕾期是病虫害发生的高峰期和防治关键期，其中，棉蚜、绿盲蝽、立枯病、枯黄萎病为害较为严重。棉田传统常规化学喷雾施药频次多、用药量大，药剂的利用率低、流失严重，造成环境污染压力。药剂对害虫选择压大导致了害虫抗性发展速度快，对棉田生态中有益节肢动物安全性低等诸多问题。在国家重点研发计划子课题“黄河流域棉区棉花化肥农药减施增效技术研究与示范”以及“十二五”农村领域国家科技计划支持下，我们研发了基于生态风险控制的棉田精准一体施药技术。
1）开展了连续 10 年的棉田绿盲蝽等重大害虫抗药性监测，根据害虫对防治药剂敏感状况以及药剂在棉花植株、棉田土壤空间动态分布和时间消解规律，研选了多个防效好、利用率高、对环境污染小的杀虫增效组合，确定了最小施用剂量。针对现有技术中防治棉花蚜虫药效差且施药量大、农药残留超标、环境污染、施药成本高的问题，提出防治棉田刺吸式口器害虫的唑虫酰胺和烯啶虫胺增效组合，获得国家发明专利（ZL201510015573.6）。发明的农药组合物与两种单剂比均明显增效，提高了防治效果，可大幅减少田间用药量，有效减少环境污染和农药残留并降低成本。另外，两种单剂作用机理不同，混合使用有利于克服害虫抗性和延缓害虫抗药性的产生。可用于防治棉花蚜虫还可用于防治蓟马、粉虱、盲蝽蟓等害虫的防治。
2）根据棉田病虫兼治的需要，通过杀虫剂与杀菌剂高效组合，利用微囊化等加工技术开发种衣剂和专用药/肥颗粒缓释剂，研发了棉花根区定位精准施药技术，使其更适用于当前棉田机械化作业状况。采用环保纳米微囊技术优化了棉花种子处理剂型；根据棉田病虫害构成和发生规律、害虫的抗性等级水平、药剂在棉株分布和消解时空动态及棉田生态系统结构特征，制定了药剂成分组合和含量、施药方式、施药时间等施药技术指标参数，最终形成高防控效率、低生态风险的棉田适时、定位精准施药技术。控制棉花苗期蚜虫、绿盲蝽、枯萎病和花铃期绿盲蝽的有效控制期长达 90-100 天。
3）通过室内棉田生态系统模拟，结合生命表模拟、无可见效应剂量、危害商值（HQ）等国际权威生态风险评估手段，创新了棉田生态安全评估方法，结合棉田中有益昆虫的种群动态实际监测，系统评估了农药一体化施用对棉田授粉昆虫（蜜蜂）和主要天敌（瓢虫和寄生蜂）的风险。证实本施药技术和筛选的农药能将天敌保护、天敌释放的棉田生物防治技术相融合，降低对有益节肢动物风险，避免常规化学喷雾中杀虫剂对有益昆虫个体的杀伤和对天敌种群增长的干扰。
项目申报发明专利4项，授权发明专利1项。发表学术论文16篇，其中 SCI 收录12 篇。培养硕士研究生7名。依托本技术研发，推进企业种子处理剂的研发升级和登记生产，目前已有 2 个种子处理剂产品在国内登记，自 2016 年以来已经累计生产 310 余吨，用于棉花种子处理，推广面积465 万亩。本施药技术累积推广 20 万亩，平均减少施药次数 3-5 次，农药利用率提高 10%、减量接近 25%，每亩节省成本 60-90 元。2011-2014 年参加全国农业技术推广服务中心组织的棉花病虫害监测和防控实用技术培训，在新疆、山东、武汉、江苏等地培训农业技术人员 1200多人次，2016 年以来培训新型职业农民及农药经营人员 2000 余人次，发放《棉花病虫害科学防治技术手册》12000 册。取得了显著的经济和社会效益。