综述：土壤中生物农药分析的现状与未来展望

（推荐语）本综述系统梳理了生物农药（Biopesticides）在土壤环境中的转化机制、生态效应及分析方法，重点探讨了LC-MS/MS、GC-MS等检测技术的优劣，并展望了NIRS、遥感等新兴技术的应用前景。文章强调需平衡检测精度与成本效益，为可持续农业中的环境风险评估提供科学依据。

　　

生物农药的分类与全球应用趋势

生物农药主要分为生化类（如植物提取物）、微生物类（如苏云金芽孢杆菌Bt）和植物内源保护剂（PIPs）三大类。全球市场规模预计2025年超80亿美元，年复合增长率（CAGR）以北美>拉美>非洲>欧盟>亚太的顺序递增。中国已注册120种活性成分，占农药总量的15%，而欧盟和美国则通过严格法规（如EC No. 1107/2009）规范其使用。

土壤可持续性与生物农药的悖论

尽管生物农药因天然来源和低毒性被视为环境友好型选择，但其高成本、短保质期和靶向特异性限制了广泛应用。例如，印楝素（Azadirachtin, AZ）在土壤中降解半衰期（DT₅₀
）受pH显著影响，从pH=2时的9.47天延长至pH=6的130.74天。更值得关注的是，某些生物农药如鱼藤酮（Rotenone, RT）会引发靶标物种抗性，或通过羟基化衍生物干扰土壤微生物群落。

环境归趋：从吸附到降解

生物农药在土壤中的命运受多重因素调控：

• 吸附行为：有机质通过范德华力增强疏水性化合物（如除虫菊酯Pyrethrins）的吸附，而高pH条件会降低印楝素的吸附效率。
• 降解途径：紫外光解（如鱼藤酮DT₅₀
  =0.23天）和微生物代谢（如芽孢杆菌Bacillus megaterium对拟除虫菊酯的降解）是主要消解机制。温度每升高10°C，微生物活性驱动的降解速率可提升2-3倍。

生态影响：从酶活性到非靶标生物

• 微生物与酶：印楝素在推荐剂量下可提升脱氢酶活性，但高浓度（如50 mg kg^-1
  ）会抑制磷酸酶功能。
• 土壤动物：蚯蚓（Eisenia foetida）暴露于多杀菌素（Spinosad, SP）后出现行为异常，而低剂量刺激其排泄物产量。
• 植物毒性：洋葱（Allium cepa）模型显示，部分植物源生物农药会引发氧化应激，导致细胞膜脂质过氧化。

分析技术：从实验室到现场

传统方法：

• LC-MS/MS：UHPLC联用三重四极杆（TQ）可检测10 μg kg^-1
  级的AZ，但设备成本高昂。
• GC-MS：适用于挥发性成分（如尼古丁Nicotine），但热不稳定性化合物需衍生化处理。

新兴技术：

• NIRS：通过化学计量学解析复杂光谱，可快速识别Bt菌株，但灵敏度局限在0.1%浓度阈值。
• 遥感：虽未直接用于农药检测，但结合GIS模型可预测其在环境中的迁移规律。

未来挑战与机遇

当前研究缺口包括降解产物的长期生态效应评估，以及开发兼顾成本与通量的检测方案。例如，微萃取技术可减少溶剂用量，而高光谱遥感或能通过土壤指纹图谱实现原位监测。唯有突破这些瓶颈，生物农药才能真正成为可持续农业的基石。