農藥是用于控制害蟲和預防植物疾病的化學品，根據其原料來源及成分可以分為化學農藥（無機農藥和有機合成農藥）、生物源農藥（生物體農藥和生物化學農藥）和生物技術農藥。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�；瘜W防治具有對有害生物高效、操作簡便、適應性廣、經濟效益顯著等特點，是確保糧食與農產品安全穩(wěn)定生產的必要手段。我國已是全球第一農藥生產和使用大國，每年化學防治面積70億畝次、農藥使用量高達200多萬噸。然而，目前我國生產和使用的高效與環(huán)保農藥制劑比重較低，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。農藥的長期大量與低效施用，也會導致人畜中毒、有害生物產生抗性、污染環(huán)境、破壞生態(tài)平衡等不良后果。
生物農藥具有低毒性、快速分解、低暴露性等特點，能夠避免化學農藥在農業(yè)活動中的不利影響（如持久性、生物積累性和毒性）。然而，生物農藥的效力低、持續(xù)時間短、田間表現不一致以及成本高等因素通常限制了生物農藥的發(fā)展，生物農藥在全球作物保護市場中所占份額仍然很小（大約5%的市場份額，全球價值約30億美元）。傳統(tǒng)化學農藥和生物農藥的局限性迫使科學界尋找新的、成本效益高的替代策略。
在農藥中引入納米材料可以有效避免傳統(tǒng)農用化學品或生物源農藥的負面影響。當前利用納米材料與技術發(fā)展納米農藥新劑型已經成為國際納米農業(yè)領域的研究熱點之一，也已在減少農藥濫用所造成的食品殘留與減輕環(huán)境污染等方面展現出良好的應用前景。將納米技術應用于開發(fā)新的納米農藥配方，在植物害蟲和疾病控制中發(fā)揮著重要和有效的作用，以避免化學農藥的危害并提高生物農藥的效力。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業(yè)，為農業(yè)和農業(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藥、農業(yè)診斷、納米肥料、納米生物傳感器、污染控制以及可持續(xù)農業(yè)等。2003年美國首次將納米農業(yè)列入國家研究計劃，2019 年納米農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。我國的納米農藥研究起步相對較晚，2014年中國農業(yè)科學院啟動了我國納米農業(yè)領域的第一個973計劃項目利用納米材料與技術提高農藥有效性與安全性的基礎研究。2022年1月29日，農業(yè)農村部會同國家有關部門制定的《十四五全國農藥產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確指出，鼓勵納米技術在農藥劑型上的創(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日實施的由中國農業(yè)科學院植物保護研究所等單位起草的《納米農藥產品質量標準編寫規(guī)范》，成為我國第一個農藥納米制劑產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藥相關研究工作。美國環(huán)保署（EPA）、歐盟以及聯(lián)合國經濟合作與發(fā)展組織（OECD）等國際組織和機構已經陸續(xù)頒布了關于納米農藥生產、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藥相關的專利并商業(yè)化。南京善思公司是國內第一家實現納米農藥產業(yè)化的企業(yè)，所生產的納米農藥水性制劑已在全國多個省份進行示范與應用，可實現農藥減量20%以上。雖然當前一些農藥公司申報了大量納米農藥的專利，但市場上除了微乳劑外，其他納米農藥種類仍然非常少。發(fā)展高效、安全的農藥新劑型對于農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，將納米技術應用于農業(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)新的納米農藥制劑可以降低化學農藥的危害并提高生物農藥的藥效，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藥。
目前，關于納米農藥的研究論文、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藥的研究，四十年如一日，他高深的修養(yǎng)、淵博的學識、嚴謹的作風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林大學有關部門的項目資助和大力支持。福建省農業(yè)科學院饒文華助理研究員與福建農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