农产品种植环节农药残留风险评估与绿色防控技术应用

1、引言

现代农业生产少不了农药这种投入品，其对防治病虫害、保障农产品产量有着重要意义，但是农药过量不合理使用带来的残留问题成了全球农产品质量安全的重大威胁，农药残留形成的关键阶段是农产品种植环节，科学评估这一环节的农药残留风险对指导农药合理使用、保障农产品质量安全意义重大。当前农药残留风险评估研究多把重心放在最终农产品的残留水平上，而对种植全过程里农药残留的动态变化以及风险形成机制研究得较少，所以建立一个系统的种植环节农药残留风险评估方法对提前预警和有效控制农药残留风险非常关键。本研究想要构建能在种植环节适用的农药残留风险评估方法体系并探索主要农产品种植时农药残留风险特征与影响因素，在此基础上研究绿色防控技术在削减农药残留风险方面的应用效果，研究成果能给农产品质量安全监管提供科学依据且为农业生产的生态化、可持续发展提供理论支撑与技术支持。

2、农产品种植环节农药残留风险评估方

2.1 农药残留风险评估指标体系

科学且全面的指标体系需被建立起来用于农产品种植环节农药残留风险评估以便将种植过程中的潜在农药残留风险量化评估，本研究依据生态毒理学原理与农药降解动力学特性构建起一个含四个维度（即农药特性指标、施用特性指标、环境影响指标以及作物生理指标的评估指标体系，其中毒性分级、残留半衰期、降解特性、生物富集系数等纳入农药特性指标，施用量、施用频次、施用时间、安全间隔期遵守状况等被涵盖于施用特性指标，温度、湿度、光照强度、降雨量等环境因素对农药残留的影响被环境影响指标所考量，而作物品种、生长阶段、表面特性、代谢能力等则是作物生理指标关注的内容。

田间试验数据显示，在农药残留风险的贡献率方面特性指标最高达 42.7% 且施用量与安全间隔期影响极为突出，近年的研究表明不同种类农产品风险评估要着重不同的指标组合，例如叶菜类应重点关注表面积 / 体积比和表面蜡质层特性而果实类需要重点考虑果实发育阶段和皮层渗透性，这个指标体系给农产品种植环节农药残留风险的科学评估提供了理论框架与实操工具。

2.2 农药残留风险预测模型

实现风险前瞻性评估和预警的关键在于农药残留风险预测模型，近五年研究主要聚焦于三类模型（理论数学模型、统计学模型和机器学习模型）的开发与应用，其中理论数学模型依据农药降解动力学原理构建一阶或者二阶降解方程以较精确地描述标准条件下农药残留的衰减过程，而像多元回归模型、贝叶斯网络模型这样的统计学模型通过分析历史数据找出影响农药残留的关键要素及其交互作用从而能用于复杂环境中的风险评估。

风险预测模型在农药残留风险预测方面机器学习模型就有着显著优势，像基于深度学习的卷积神经网络（CNN）、长短期记忆网络（LSTM）这类模型能整合气象数据、农药性质参数、作物生理特性、历史残留监测数据等多源异构数据从而对农药残留动态变化进行高精度预测。

一种综合预测模型的基本形式由上述公式展示，其中t 时刻的农药残留量用R（t）表示，初始残留量是R₀，降解速率常数为k，而环境因素（E）、作物特性（C）和农艺措施（A）的综合影响函数用 f（E，C，A）来表示，这类综合模型把多种影响因素集成起来，从而给种植环节农药残留风险的精准预测提供科学工具。

3、主要农产品种植环节农药残留风险分析

3.1 蔬菜种植环节农药残留风险评估

蔬菜这种直接食用的农产品，其种植环节的农药残留风险很受关注，像生菜、菠菜、油麦菜这类叶菜类蔬菜，农药残留检出率与超标率比果菜类和根茎类高不少，平均检出率达38.6%、超标率为5.2%，因为叶菜类表面积大、生长周期短且采收前老是得用药，所以才会这样，并且跟踪调查 300 个种植基地后发现，大概 42% 的叶菜类蔬菜种植户没有严格遵守安全间隔期，23.5% 存在用药超量的情况。

蔬菜种植环节的风险分析采用前述风险评估指标体系，结果显示不同环节风险贡献度排序为施药阶段（占比 58.3%）高于采收前管理阶段（占比 27.4%）又高于生长阶段（占比14.3%），且施药阶段关键风险在于药剂选择不妥与混用情况常见、采收前管理阶段主要风险为安全间隔期被缩短、生长阶段主要是环境因素影响农药降解速度，从而明确了蔬菜种植环节农药残留风险防控的技术路径。

3.2 水果种植环节农药残留风险评估

水果种植环节的农药残留风险有着独特之处，柑橘类、葡萄和草莓等小浆果类水果农药残留问题尤其明显，分析可知水果种植环节农药残留风险主要由三方面造成，其一是在果实生长期间杀菌剂和杀虫剂被多次喷洒，采前防腐保鲜用药更是如此，其二是一些水果像柑橘、苹果表皮的蜡质层会吸附农药成分并且慢慢释放，其三是一种新型农药如噻虫嗪、啶虫脒等在水果里的代谢产物复杂，导致传统检测方法很难全面评估它们的残留风险。

水果种植环节进行农药残留风险评估时季节性差异得格外关注，因为研究数据显示同样品种的水果在不同季节种植其农药残留风险差别很大，而且夏天和秋天种的水果受高温高湿环境影响病虫害压力大从而农药用量平均增加 31.5% 且残留风险也跟着提高，另外对 56 个水果种植基地做调查发现大概 37.2% 的种植户没有农药残留风险意识并且 47.8% 的种植户不能正确掌握安全间隔期要求，所以构建一个把品种特性、气候条件和农药特性都考虑在内的综合评估模型就能精准预测水果种植环节的农药残留风险且预测准确率达83.4%。

3.3 粮食作物种植环节农药残留风险评估

粮食作物是主要口粮来源，其种植环节的农药残留风险对食品安全有着基础性影响。国家粮食质量安全监测数据（2019-2023 年）显示，水稻、小麦、玉米等主要粮食作物中农药残留检出率为 17.3% 且超标率为 1.2%，总体风险水平比蔬菜和水果低，但是要注意，近五年随着农业机械化水平提高与规模化种植发展，粮食作物用药模式有了很大变化，防治对象从单一害虫转向综合防治，“一喷多防”这种混合用药现象变多了，这使得农药复合残留风险增加。

粮食作物种植环节有其独特之处，所以进行农药残留风险评估时得考虑这些方面，例如粮食作物生长周期长，从用药到收获间隔足够时间，这利于农药降解，并且多数农药是在作物生长前期施用的，到收获的时候残留已经大大降低，此外收获的是籽粒而施药的主要部位是茎叶，这两者分离也使直接残留风险随之降低。经综合风险评估，粮食作物种植环节的关键风险点包含种子包衣剂选择（占风险贡献的 32.5%）、生长调节剂使用（占 27.8%）以及收获前脱叶剂应用（占 21.4%）。根据研究表明，通过优化用药结构、推广高效低毒农药和精准施药技术，粮食作物农药使用量可减少 22.7%，残留风险能降低 35.9%，并且病虫害防控效果还能保持稳定。

4、绿色防控技术在农产品种植中的应用

4.1 生物防治技术

绿色防控以生物防治技术为核心策略，这几年在中国农业生产的应用范围越来越广，农作物上生物防治的应用面积每年平均增长率为17.3%，比化学防治的增长率高不少。赤眼蜂、捕食螨这类天敌昆虫在蔬菜、水果等价值高的作物上应用效果特别好，能平均减少 25%-40%的化学农药用量，而苏云金杆菌、白僵菌等微生物农药制剂在水稻、小麦这些大田作物上应用也有很不错的效果，防效能达到 75%-85% 且没有常规农药残留的问题，茶皂素、苦参碱等植物源农药因降解快、残留少而在有机农产品生产中被广泛使用。

4.2 物理防治技术

物理防治技术因无残留、无污染而成为现代农业绿色防控体系的重要部分，传统物理防控设备如杀虫灯、色板、诱捕器等近五年智能化升级后应用面积扩大三倍且在设施园艺领域普及率超六成，农业农村部数据表明太阳能杀虫灯用于果园和菜田可使害虫密度降低 60%-80% 并让农药使用量减少 35% 以上，防虫网、防虫膜这类物理屏障技术在北方保护地蔬菜生产中应用面积超七成从而大大减少农药施用次数，这两年快速发展的声波驱虫、光谱调控等新物理防控技术防治效果不比传统化学防治差且不会产生药物残留，在高端农产品种植环节推广前景良好这对提升农产品质量安全很重要。

4.3 绿色农药应用技术

农药品种选择的优化、施药方法的改进以及用药精准度的提高都包含于绿色农药应用技术之中，该技术能够达成农药减量增效并把残留风险降至最低。像静电喷雾、超低量喷雾之类的高效喷雾技术用于规模化种植基地后，药液利用率增加了 40-60%，农药用量减少了 30%还多。中国农药工业协会的报告显示，像缓释剂型和靶向递送系统这样的新型制剂技术可让农药作用时间变长，从而减少施药次数与总量，进而降低农产品里农药残留的风险，而且果蔬生产中严格把控安全间隔期这一科学措施对于控制农药残留很关键，这么做的话农药残留量能减少 65-90% 。

5、结论

本研究系统地对农产品种植环节里的农药残留风险以及绿色防控技术的应用现状加以分析，结果发现构建并推广绿色防控技术体系是解决农药残留问题的根本办法，并且像生物防治、物理防治、生态调控和绿色农药应用这类技术综合运用起来能有效减少化学农药用量从而让农产品中的农药残留风险随之降低。研究数据表明绿色防控技术综合应用后化学农药使用量可减少 30-50% 且能让农产品农药残留超标率下降 40% 以上并且其防治效果与常规防控相当，特别是对于蔬菜、水果等高值农产品来说绿色防控技术的经济效益和生态效益更加突出已经成为提升农产品质量和市场竞争力的关键技术支持。

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