農(nóng)藥是用于控制害蟲和預防植物疾病的化學品，根據(jù)其原料來源及成分可以分為化學農(nóng)藥（無機農(nóng)藥和有機合成農(nóng)藥）、生物源農(nóng)藥（生物體農(nóng)藥和生物化學農(nóng)藥）和生物技術農(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、殺鼠劑和植物生長調(diào)節(jié)劑。中國利用世界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害、保證我國糧食安全方面發(fā)揮了不可或缺的作用。我國的農(nóng)業(yè)生物災害發(fā)生非常頻繁，常年發(fā)生的重大病蟲害有100余種。化學防治具有對有害生物高效、操作簡便、適應性廣、經(jīng)濟效益顯著等特點，是確保糧食與農(nóng)產(chǎn)品安全穩(wěn)定生產(chǎn)的必要手段。我國已是全球第一農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國，每年化學防治面積70億畝次、農(nóng)藥使用量高達200多萬噸。然而，目前我國生產(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，存在大量使用有機溶劑、粉塵飄移、分散性差等問題，導致有效利用率普遍偏低。農(nóng)藥的長期大量與低效施用，也會導致人畜中毒、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，能夠避免化學農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)活動中的不利影響（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)藥在全球作物保護市場中所占份額仍然很�。ù蠹s5%的市場份額，全球價值約30億美元）。傳統(tǒng)化學農(nóng)藥和生物農(nóng)藥的局限性迫使科學界尋找新的、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)用化學品或生物源農(nóng)藥的負面影響。當前利用納米材料與技術發(fā)展納米農(nóng)藥新劑型已經(jīng)成為國際納米農(nóng)業(yè)領域的研究熱點之一，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)出良好的應用前景。將納米技術應用于開發(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，以避免化學農(nóng)藥的危害并提高生物農(nóng)藥的效力。納米技術有助于開發(fā)毒性更低、活性成分穩(wěn)定性更高、生物安全性更好、對目標害蟲活性更強的生物農(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。
納米技術被譽為下一次工業(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)技術領域的下一次革命打開了新的大門。近年來，人們針對納米技術在農(nóng)業(yè)中的應用進行了大量的研究和實踐，其應用可分為納米農(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年美國首次將納米農(nóng)業(yè)列入國家研究計劃，2019 年納米農(nóng)藥被國際純粹與應用化學聯(lián)合會（IUPAC）評為將改變世界的十大化學新興技術之首。我國的納米農(nóng)藥研究起步相對較晚，2014年中國農(nóng)業(yè)科學院啟動了我國納米農(nóng)業(yè)領域的第一個973計劃項目利用納米材料與技術提高農(nóng)藥有效性與安全性的基礎研究。2022年1月29日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部會同國家有關部門制定的《十四五全國農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確指出，鼓勵納米技術在農(nóng)藥劑型上的創(chuàng)新應用，充分利用新工藝、新技術，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日實施的由中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所等單位起草的《納米農(nóng)藥產(chǎn)品質(zhì)量標準編寫規(guī)范》，成為我國第一個農(nóng)藥納米制劑產(chǎn)品標準的通用編寫規(guī)范。
近十年來，美國、歐洲、巴西、印度、日本、加拿大等國家和地區(qū)均相繼開始了納米農(nóng)藥相關研究工作。美國環(huán)保署（EPA）、歐盟以及聯(lián)合國經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）等國際組織和機構已經(jīng)陸續(xù)頒布了關于納米農(nóng)藥生產(chǎn)、使用及安全性評價等方面的管理規(guī)則。拜耳公司、先正達公司和孟山都公司均已申請了納米農(nóng)藥相關的專利并商業(yè)化。南京善思公司是國內(nèi)第一家實現(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多個省份進行示范與應用，可實現(xiàn)農(nóng)藥減量20%以上。雖然當前一些農(nóng)藥公司申報了大量納米農(nóng)藥的專利，但市場上除了微乳劑外，其他納米農(nóng)藥種類仍然非常少。發(fā)展高效、安全的農(nóng)藥新劑型對于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，將納米技術應用于農(nóng)業(yè)已成為新的機遇和挑戰(zhàn)。當前，具有生物可降解性、響應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。應用納米技術開發(fā)新的納米農(nóng)藥制劑可以降低化學農(nóng)藥的危害并提高生物農(nóng)藥的藥效，同時有利于開發(fā)穩(wěn)定性高、生物安全性好以及對目標害蟲活性更強的低毒生物農(nóng)藥。
目前，關于納米農(nóng)藥的研究論文、綜述和書籍相對較為全面（在Web of Science上，從1900年到2024年6月，包含nanopesticide一詞的結果有300項），但關于納米生物農(nóng)藥的綜述很少（在Web of Science上，僅只有16項包含nanobiopesticide一詞的結果）。本書涵蓋了納米生物農(nóng)藥的基礎理論（第一章~第四章）、技術與方法（第五章和第六章）、應用案例（第七章和第八章）、挑戰(zhàn)與展望（第九章和第十章）四個部分，為生物農(nóng)藥領域中的前沿納米技術進行了較全面的總結。
在本書編寫過程中，導師關雄教授提供了寶貴的資料，給予了悉心的指導和鼓勵。關教授一直堅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)、淵博的學識、嚴謹?shù)淖黠L和誨人不倦的品德使筆者終身受益。
本書所涉研究得到國家自然科學基金委員會、國家重點研發(fā)計劃、福建省科技廳及福建農(nóng)林大學有關部門的項目資助和大力支持。福建省農(nóng)業(yè)科學院饒文華助理研究員與福建農(nóng)林大學郭雪萍博士生、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)林大學植物保護學院領導給予了筆者工作上的大力支持。在此謹對上述單位和個人致以衷心的感謝。
書稿完成后，蒙導師關雄教授審閱全文并作序，筆者甚為感謝。
由于筆者學識水平有限，特別是對納米生物農(nóng)藥研究工作不夠深入和全面，本書難免有疏漏之處，懇請讀者不吝指教。

潘曉鴻
2024.8.21