農(nóng)藥是用于控制害蟲和預(yù)防植物疾病的化學(xué)品，根據(jù)其原料來源及成分可以分為化學(xué)農(nóng)藥（無機(jī)農(nóng)藥和有機(jī)合成農(nóng)藥）、生物源農(nóng)藥（生物體農(nóng)藥和生物化學(xué)農(nóng)藥）和生物技術(shù)農(nóng)藥。按照其用途又可分為殺蟲劑、殺菌劑、殺螨劑、殺線蟲劑、除草劑、殺鼠劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。中國(guó)利用世界7%的耕地面積養(yǎng)活了全球22%的人口，其中農(nóng)藥在防御重大生物災(zāi)害、保證我國(guó)糧食安全方面發(fā)揮了不可或缺的作用。我國(guó)的農(nóng)業(yè)生物災(zāi)害發(fā)生非常頻繁，常年發(fā)生的重大病蟲害有100余種�；瘜W(xué)防治具有對(duì)有害生物高效、操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性廣、經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)，是確保糧食與農(nóng)產(chǎn)品安全穩(wěn)定生產(chǎn)的必要手段。我國(guó)已是全球第一農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國(guó)，每年化學(xué)防治面積70億畝次、農(nóng)藥使用量高達(dá)200多萬噸。然而，目前我國(guó)生產(chǎn)和使用的高效與環(huán)保農(nóng)藥制劑比重較低，品種仍以乳油、可濕性粉劑等傳統(tǒng)劑型為主，存在大量使用有機(jī)溶劑、粉塵飄移、分散性差等問題，導(dǎo)致有效利用率普遍偏低。農(nóng)藥的長(zhǎng)期大量與低效施用，也會(huì)導(dǎo)致人畜中毒、有害生物產(chǎn)生抗性、污染環(huán)境、破壞生態(tài)平衡等不良后果。
生物農(nóng)藥具有低毒性、快速分解、低暴露性等特點(diǎn)，能夠避免化學(xué)農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的不利影響（如持久性、生物積累性和毒性）。然而，生物農(nóng)藥的效力低、持續(xù)時(shí)間短、田間表現(xiàn)不一致以及成本高等因素通常限制了生物農(nóng)藥的發(fā)展，生物農(nóng)藥在全球作物保護(hù)市場(chǎng)中所占份額仍然很�。ù蠹s5%的市場(chǎng)份額，全球價(jià)值約30億美元）。傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥和生物農(nóng)藥的局限性迫使科學(xué)界尋找新的、成本效益高的替代策略。
在農(nóng)藥中引入納米材料可以有效避免傳統(tǒng)農(nóng)用化學(xué)品或生物源農(nóng)藥的負(fù)面影響。當(dāng)前利用納米材料與技術(shù)發(fā)展納米農(nóng)藥新劑型已經(jīng)成為國(guó)際納米農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，也已在減少農(nóng)藥濫用所造成的食品殘留與減輕環(huán)境污染等方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。將納米技術(shù)應(yīng)用于開發(fā)新的納米農(nóng)藥配方，在植物害蟲和疾病控制中發(fā)揮著重要和有效的作用，以避免化學(xué)農(nóng)藥的危害并提高生物農(nóng)藥的效力。納米技術(shù)有助于開發(fā)毒性更低、活性成分穩(wěn)定性更高、生物安全性更好、對(duì)目標(biāo)害蟲活性更強(qiáng)的生物農(nóng)藥。例如將納米材料（如介孔活性炭、納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氫氧化鎂）應(yīng)用于蘇云金芽孢桿菌、阿維菌素、井岡霉素等生物農(nóng)藥，可以提高其生物活性、緩釋和穩(wěn)定性等生物效能。
納米技術(shù)被譽(yù)為下一次工業(yè)革命，已被廣泛探索用于改善農(nóng)業(yè)，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的下一次革命打開了新的大門。近年來，人們針對(duì)納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，其應(yīng)用可分為納米農(nóng)藥、農(nóng)業(yè)診斷、納米肥料、納米生物傳感器、污染控制以及可持續(xù)農(nóng)業(yè)等。2003年美國(guó)首次將納米農(nóng)業(yè)列入國(guó)家研究計(jì)劃，2019 年納米農(nóng)藥被國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）評(píng)為將改變世界的十大化學(xué)新興技術(shù)之首。我國(guó)的納米農(nóng)藥研究起步相對(duì)較晚，2014年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院?jiǎn)��?dòng)了我國(guó)納米農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的第一個(gè)973計(jì)劃項(xiàng)目利用納米材料與技術(shù)提高農(nóng)藥有效性與安全性的基礎(chǔ)研究。2022年1月29日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部會(huì)同國(guó)家有關(guān)部門制定的《十四五全國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確指出，鼓勵(lì)納米技術(shù)在農(nóng)藥劑型上的創(chuàng)新應(yīng)用，充分利用新工藝、新技術(shù)，大力發(fā)展水基化、納米化、超低容量、緩釋等制劑。2024年5月1日實(shí)施的由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所等單位起草的《納米農(nóng)藥產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)范》，成為我國(guó)第一個(gè)農(nóng)藥納米制劑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的通用編寫規(guī)范。
近十年來，美國(guó)、歐洲、巴西、印度、日本、加拿大等國(guó)家和地區(qū)均相繼開始了納米農(nóng)藥相關(guān)研究工作。美國(guó)環(huán)保署（EPA）、歐盟以及聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）等國(guó)際組織和機(jī)構(gòu)已經(jīng)陸續(xù)頒布了關(guān)于納米農(nóng)藥生產(chǎn)、使用及安全性評(píng)價(jià)等方面的管理規(guī)則。拜耳公司、先正達(dá)公司和孟山都公司均已申請(qǐng)了納米農(nóng)藥相關(guān)的專利并商業(yè)化。南京善思公司是國(guó)內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)納米農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，所生產(chǎn)的納米農(nóng)藥水性制劑已在全國(guó)多個(gè)省份進(jìn)行示范與應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥減量20%以上。雖然當(dāng)前一些農(nóng)藥公司申報(bào)了大量納米農(nóng)藥的專利，但市場(chǎng)上除了微乳劑外，其他納米農(nóng)藥種類仍然非常少。發(fā)展高效、安全的農(nóng)藥新劑型對(duì)于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，將納米技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)已成為新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。當(dāng)前，具有生物可降解性、響應(yīng)性和生物相容性的環(huán)境友好型納米材料在探索安全高效的農(nóng)藥方面引起了人們極大的興趣。應(yīng)用納米技術(shù)開發(fā)新的納米農(nóng)藥制劑可以降低化學(xué)農(nóng)藥的危害并提高生物農(nóng)藥的藥效，同時(shí)有利于開發(fā)穩(wěn)定性高、生物安全性好以及對(duì)目標(biāo)害蟲活性更強(qiáng)的低毒生物農(nóng)藥。
目前，關(guān)于納米農(nóng)藥的研究論文、綜述和書籍相對(duì)較為全面（在Web of Science上，從1900年到2024年6月，包含nanopesticide一詞的結(jié)果有300項(xiàng)），但關(guān)于納米生物農(nóng)藥的綜述很少（在Web of Science上，僅只有16項(xiàng)包含nanobiopesticide一詞的結(jié)果）。本書涵蓋了納米生物農(nóng)藥的基礎(chǔ)理論（第一章~第四章）、技術(shù)與方法（第五章和第六章）、應(yīng)用案例（第七章和第八章）、挑戰(zhàn)與展望（第九章和第十章）四個(gè)部分，為生物農(nóng)藥領(lǐng)域中的前沿納米技術(shù)進(jìn)行了較全面的總結(jié)。
在本書編寫過程中，導(dǎo)師關(guān)雄教授提供了寶貴的資料，給予了悉心的指導(dǎo)和鼓勵(lì)。關(guān)教授一直堅(jiān)持從事蘇云金桿菌生物農(nóng)藥的研究，四十年如一日，他高深的修養(yǎng)、淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的品德使筆者終身受益。
本書所涉研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、福建省科技廳及福建農(nóng)林大學(xué)有關(guān)部門的項(xiàng)目資助和大力支持。福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院饒文華助理研究員與福建農(nóng)林大學(xué)郭雪萍博士生、張頂洋博士生、馬光明博士生、崔子綺碩士生、李志浩碩士生、李慧艷碩士生等協(xié)助完成了許多研究工作。福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)給予了筆者工作上的大力支持。在此謹(jǐn)對(duì)上述單位和個(gè)人致以衷心的感謝。
書稿完成后，蒙導(dǎo)師關(guān)雄教授審閱全文并作序，筆者甚為感謝。
由于筆者學(xué)識(shí)水平有限，特別是對(duì)納米生物農(nóng)藥研究工作不夠深入和全面，本書難免有疏漏之處，懇請(qǐng)讀者不吝指教。

潘曉鴻
2024.8.21