巨藻
[拼音]：nongyao
[英文]：pesticide
主要用於防治農業有害生物和調節植物生長髮育的化學物質。近代農藥還包括改善藥劑質量、提高藥效的各種農藥助劑。對農藥的概念各國的解釋不盡相同，例如美國稱農藥和化肥為農業化學品，日本則把用於防治農作物病蟲害的天敵生物製品（天敵農藥）也包括在農藥之列。
農藥是必需的農業生產資料之一，在綜合防治中佔有重要地位，也是衛生防疫的有效手段。一般認為農藥使用的經濟效益甚高，但濫用或不合理的使用也會產生不良後果。
發展程序
19世紀中期以前，農藥的概念還未形成，只在民間有零散地使用硫磺、石灰、含砷礦物、殺蟲植物來防治病蟲害的習慣。農藥大約誕生於1850年前後，其發展大致可分3個時期。
無機物及天然物利用時期
三大殺蟲植物除蟲菊、魚藤、菸草的殺蟲作用雖早被確認，硫磺和汞等被用於防治植物病害也有悠久歷史，但真正作為商品銷售的殺蟲劑和殺菌劑則始於19世紀中期。1880年以後石灰硫磺合劑被廣泛用於防治植物病害；1882年法國人P.M.A.米亞爾忒發現波爾多液;1892年美國開始使用砷酸鉛;1910年商品硫酸菸鹼出現；1913年有機汞被首次用作種子處理劑。這都說明農藥已開始進入科學發展的時期，但尚限於天然物和無機物的利用，並以用於防治果樹、蔬菜及棉花的病蟲害為主。到20世紀初，農藥製造才隨著需要量的增加而逐漸成為化學工業的組成部分。
有機合成農藥時期
1934年美國人W.H.蒂斯代爾和英國人H.馬丁同時發現二硫代氨基甲酸鹽類有殺菌作用，1938年瑞士人P.米勒發現滴滴涕的殺蟲作用，從而開創了有機合成農藥的新時期。20世紀30～40年代又發現了高效殺蟲劑六六六以及環戊二烯類和毒殺芬等，使有機氯化合物殺蟲劑成為農藥中的一大類群。第二次世界大戰期間德國人G.施拉德合成的一系列磷有機化合物，則為戰後有機磷殺蟲劑的迅速發展奠定了基礎。以後又由於西維因在1953年的合成和1956年的商品化，開闢了氨基甲酸酯類殺蟲劑的領域。這樣，隨著有機氯、有機磷、氨基甲酸酯三大類殺蟲劑的應用，植物害蟲防治的面貌大大改觀，農藥的使用受到空前重視，當時甚至認為化學防治是解決植物蟲害問題的唯一有效方法。1944年美國發現2，4－滴的特殊生理效應，除草劑和植物生長調節劑也開始迅速發展。在植物病害防治方面，直到20世紀中期殺菌劑還大多隻能用於防治寄主體外的病原物。1966年美國人施梅林等研製成功萎鏽靈等化合物，推動了內吸傳導性殺菌劑的發展。同時，各種抗生素也紛紛出現。農藥品種、產量和用量的迅速增長還促進了劑型加工、應用技術、分析檢測方法及毒理學等各方面研究的發展，並在若干領域開始形成新的學科分支。
新型農藥發展時期
60年代以來，由於大量使用化學農藥，特別是有機氯、有機汞等高殘留農藥，環境汙染、生態平衡破壞，以及殘毒的潛在危害等問題日益突出；同時，害蟲和病原生物的抗藥性也隨之加強。為此，1970年前後，美、英、日等國先後對有機汞、有機氯劑中的若干品種(如滴滴涕、六六六等)採取了禁用、限用措施；農藥開發研究的重點開始轉向生物體內活性物質的仿生合成和研究具有特異效能的高選擇性化合物。在這一方面，1973年英國人M.埃利奧特等研究成功的擬除蟲菊酯－二氯苯醚菊酯，具有突破性意義。隨後，溴氰菊酯的研究成功，又進一步提高了藥效。1976年日本開發的氰戊菊酯分子內不含以往菊酯類農藥分子中都具有的環丙烷結構，而仍表現出菊酯的高生物活性及特點，使擬除蟲菊酯的合成方法簡化，成本降低，併為尋找新的擬除蟲菊酯類藥劑提供了可能。60年代後期，模擬沙蠶毒素研製的仿生農藥殺螟丹、殺蟲雙和殺蟲環等則開創了從動物源尋找殺蟲劑的新途徑。1970年前後，保幼激素、脫皮激素、性外激素等非殺生性殺蟲劑（或稱特異性殺蟲劑）的研製也取得進展。由於這些農藥不是通過毒殺作用，而是使害蟲的發育、繁殖等行為受到阻礙或被抑制，從而達到防治目的，被稱為第三代農藥（見昆蟲激素類農藥）。與此同時，內吸殺菌劑不斷髮展，利用化合物的非殺生性作用來防治植物病害的工作也受到重視。在除草劑方面的進展是出現了每畝有效成分用量僅為數克，甚至 1克以下的超高效品種。凡此，都標誌著農藥的發展已進入了一個新的歷史時期。
分類
農藥的品種根據主要防治物件可分為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、殺蟎劑、殺線蟲劑、殺鼠劑、植物生長調節劑（見植物激素）等；根據化學組成或化合物型別可分為：硫製劑、汞製劑、砷製劑、有機氯劑、有機磷劑、有機氮劑、有機錫劑、有機氟劑、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類、苯氧羧酸類、取代脲類、三氮苯類、醯胺類、醌類及雜環類等；根據來源不同又可分為：植物性藥劑、無機和礦物藥劑、農用抗生素等。
品種的研製和開發
農藥品種由化學合成到供應市場銷售和推廣應用是一個複雜的過程，一般需要6～8年。開發期間需要有化學、生物學等多種學科為基礎的專門技術和方法的配合，對有希望商品化的品種要進行一系列試驗、測定和規定專案的研究。在獲得必要的各項資料資料後，才能向政府管理部門申請登記(見農藥管理)。經審查批准後進行工業生產、銷售和實際使用。由於各國政府對農藥的登記不斷提出嚴格要求，測試專案不斷增加，化合物篩選、開發的成功率相對降低，所需費用也相應提高。研製、開發的程式主要包括：
農藥合成
現代農藥主要是人工合成的各種型別的有機化合物。根據已知有關生物活性與化學結構關係的知識，大量合成系列化合物並進行各種生物活性篩選，一直是新品種開發的主要途徑。一般先在實驗室條件下合成少量樣品，通過生物活性篩選初步確定具有進一步開發價值時再進一步研究工業化合成路線，進行生產性中試，然後正式投產。近年來，對農藥的高效、安全及生物降解性要求的提高，又促進了對於天然源（動物、植物、微生物等）生物活性物質的探索，以求改進農藥的化學結構，開發新型高效類似物已取得不少成果。
劑型加工及應用
絕大多數農藥化合物原藥必須加工製成各種製劑，才能用於實際防治。農藥的各種劑型即農藥商品流通的主要形式。劑型加工要應用物理化學原理，研究各種助劑的作用和效能，採取適當的方法，以求改進製劑的理化性狀、貯藏穩定性和使用安全性，並能適應各種施藥技術，發揮有效成分的最大效果。根據防治上的不同要求，一種原藥可加工成的固態劑型主要有粉劑、可溼性粉劑、顆粒劑、大粒劑、可溶性粉劑、煙劑及片劑等；液態劑型主要有乳油、濃乳劑、油劑、水劑等。有些原藥還可製成膠懸劑和糊劑。另外，微囊劑等多種有緩釋作用的劑型以及含兩種或兩種以上有效成分的復配製劑發展也較快。劑型要與施藥方法相適應。如粉劑主要用於直接噴粉或拌種，粉劑的顆粒細度是藥效能否充分發揮的關鍵。可溼性粉劑、乳油、膠懸劑等必須加水稀釋成一定濃度的藥液噴霧使用，有效成分在水中的分散性和展著性是藥效發揮的關鍵。大粒劑可用於水田手撒。煙劑用於密閉或鬱蔽條件下才能收到應有效果。顆粒劑多於播種時施於土壤或與種子拌合施用。油劑則主要用於超低量噴霧。20世紀80年代以來，施藥機械及技術不斷改進和提高。在研究霧滴形成及其運動規律的基礎上設計新的施藥器械，改進霧滴對靶標的針對性，可大量降低田間用藥量，提高防治效果，減少環境汙染（見農藥施用技術）。
生物測定和藥效試驗
生物測定是利用供試生物對一定藥劑劑量的反應程度（死亡和存活、生長髮育和抑制、發病程度和其他特殊生理反應等），以確定生物活性的性質和大小的方法。一般在室內或溫控條件下進行，宜採用人工氣候室和自動化定量施藥技術裝置，以提高測定效率和準確性。藥效試驗是鑑定農藥在實用條件下綜合效果的方法。一般先進行田間小區試驗，再進行大面積生產性試驗。是農藥推廣應用前不可缺少的試驗階段，也是改進應用技術必要的試驗方法。
農藥分析和作用機制研究
農藥分析是應用化學定性、定量分析的基本原理和方法，檢定農藥質量，研究其殘留、代謝及在環境中歸趨的基本手段。如薄層層析、氣相色譜、液相色譜等技術已用於產品質量控制、殘留分析和代謝、光解等的研究；鑑定活性物質及代謝產物時常採用同位素標記示蹤方法，或色質聯用儀、光譜、質譜分析及核磁共振等。
作用機制的研究主要以生物個體為物件，應用現代物理化學方法進行。生物學、生理學和生物化學的最新發展已使研究由細胞水平進入到分子水平。研究的目的是探明農藥有效成分及其對生物體不同靶子器官所造成的生理、生化反應，改善藥劑的生理選擇性，減少對非防治物件的毒害。不同型別化合物的作用機制主要決定於各自的化學結構及理化性質，但不同的生物類別，種屬間形態、生理等的差異，也是影響作用機制的重要方面。此外，環境條件和防治物件的生物學特性也常對作用機制產生影響。
環境毒理研究
農藥種類繁多，性質各異，用途和使用方法不同，在環境中的變化和對生態的影響十分複雜。因此，農藥在大量推廣應用以前必需進行環境毒理研究。內容涉及兩個方面：
（1）農藥施用後在環境中的物理、化學變化和歸趨，包括物理性遷移(漂移、沉降、揮發、吸附、淋溶、流失等)以及降解、代謝、光解等化學變化；
（2）殘留農藥及代謝產物在其轉移、變化過程中對環境和非防治物件生物群體的影響。環境毒理是毒理學的新的分支，與生態學和環境科學有密切關係。由於永續性高殘留農藥通過食物鏈生物富集(或稱生物濃縮，即穩定性農藥通過食物鏈在生物體內逐級加大濃度的現象)，最終對生態環境產生不良影響和對人類健康造成潛在危害，農藥環境毒理研究已受到普遍重視。
抗藥性
在藥劑防治過程中，有害生物種群發展為能耐受正常藥量的新種群的現象，稱抗藥性。它與生物群體由於種屬不同而具有的天然耐藥性差異有所不同。抗藥性的產生和發展與連續多年使用單一藥劑進行防治有關，並具遺傳特性。抗藥性種群一旦產生，不僅給有效的防治帶來困難，而且常因被迫增加用藥量和施藥次數而造成環境汙染和破壞生態平衡。
抗藥性是20世紀初美國人A.L.梅蘭德通過研究長期使用石硫合劑防治的梨圓蚧而首次發現的。抗藥性形成的原因，從遺傳學角度一直存在著兩種學說。即一種是前適應學說，認為昆蟲種群中本來存在與使用殺蟲劑無關的抗性個體，由於藥劑的反覆使用，抗性較強的個體存活下來，抗性基因遺傳給後代，逐漸形成抗藥性種群。這種學說受到多數人的支援，併為許多試驗所證實。另一種為後適應學說，認為殺蟲劑誘發了基因突變而引起抗性的產生，但缺乏直接實驗證明。昆蟲種群抗藥性發展的快慢，主要決定於昆蟲本身的遺傳因素、生物學特性，以及藥劑的使用。害蟲對殺蟲劑產生抗藥性的生理、生化機制主要表現在3方面：表皮穿透性降低，使藥劑不易進入生物體；靶子酶（活性物質在體內產生毒效的主要作用酶系）敏感性降低，使藥劑的毒效減小；解毒代謝增強，使進入體內的有效成分大量降解失去活性。多數害蟲的抗藥性機制都比較複雜，有些還能產生行為上的改變而躲避藥劑的毒殺，但以解毒代謝的增強為最普遍。近代對微粒體多功能氧化酶研究較多，它的解毒作用是非專一性的，對多種農藥都有解毒作用。這種酶系的質或量的變化，常是害蟲產生抗藥性的重要機制。由此也可能產生互動抗性，即一種昆蟲對某種農藥產生抗藥性後，對另一尚未使用過的某些藥劑也產生了抗藥性的現象，又稱正互動抗性。
病菌對殺菌劑抗藥性的生理、生化機制，由於藥劑型別不同和病原菌種類不同而十分複雜，許多問題目前仍不太清楚。從藥理學觀點分析，病菌的抗藥性可認為是由於內吸性殺菌劑或抗生素類藥劑的作用專化性強。因而病菌體內的作用點稍有變異，或藥劑到達作用點過程中的生理條件有所變異，即導致病菌的抗藥性增加;而多作用點的保護性殺菌劑如銅劑、有機硫殺菌劑等則不易產生抗藥性。
克服抗藥性的對策主要有：
（1）輪換使用作用機制不同的藥劑；
（2）加用能抑制解毒酶系的增效劑；
（3）把不同作用機制的藥劑混用；
（4）採用綜合防治，協調各種防治措施的作用；
（5）對抗藥性發展已十分嚴重的害蟲，改換新的藥劑品種進行防治。
農藥的安全使用和管理
絕大多數農藥都是有毒物質，對人畜有程度不同的毒性，原藥中的雜質含量還常可使毒性加大。對高等動物的毒性主要分為急性中毒和慢性中毒，前者指短時間內過量攝入後產生的中毒現象;後者指殘留農藥長期微量攝入後產生的不良後果。毒性大小以動物試驗的有關資料劃分和判定。將高毒農藥品種，通過適當的劑型加工而低毒化，可提高使用者的安全性。在生產、運輸、配製和使用時減少接觸或攝入，以及對使用者規定操作規程、配備防護用具，是安全使用的關鍵（見農藥安全防護）。許多國家對食品中各種常用農藥的殘留極限都有規定，作為抽樣檢查判斷的標準。為了防止糧食、果、蔬等農藥殘留超過最高允許含量，一些國家制定了安全間隔期，針對不同作物、不同農藥的具體使用情況，規定收穫與最後一次施藥的最低間隔日期，控制農藥殘留量，保證安全。
為保證商品農藥的質量和使用上的安全有效，許多國家都制訂有農藥管理法規，凡申請登記的農藥品種(本國或外國產品)，必須經規定程式審查批准後，才能作為商品銷售。
展望
農藥的普遍使用雖帶來一些副作用，但現代科學技術的進步，也為研究解決這些問題提供了理論根據和技術手段。今後農藥仍將在植物保護和綜合防治中佔重要地位。但農藥品種將愈趨多樣化，永續性、生物累積性農藥將急驟減少;生物降解容易，不汙染環境的品種將佔絕對優勢。各類農藥的超高效品種不斷增加，將使單位面積有效成分大幅度降低。劑型加工和施藥技術的發展，霧滴運動規律的研究、運用和施藥機械的改進，將打破傳統的施藥方法。同時，對於如何提高針對性以減少田間藥液的浪費，減少環境汙染和提高經濟效益，如何開發軟農藥，利用生態相關活性物質作為農藥的可能性等新設想也在探討中。
參考書目
J. R. Plimmer， Pesticide Chemistry in the 20th Century，American Chemical Society，Washinton，D.C.，1977.