综述：生物农药与生防杀虫剂的制剂开发：应用前景与未来展望

《Journal of Natural Pesticide Research》：Formulations of Biopesticides and Bioinsecticides: Utilization Prospects and Future Perspectives

　　

合成农药的长期过度依赖虽显著提升了农业生产力，但也引发了环境退化、抗药性演化、食品安全与人类健康风险等一系列持续性挑战。源于微生物、植物及天然生物活性化合物的生物农药，凭借其生态友好特性，已成为应对上述问题、支撑可持续害虫管理的可行替代方案。本综述批判性评估了生物农药的多样性、制剂策略、应用前景及未来发展方向，尤其强调制剂科学是决定其效力、稳定性与田间表现的核心要素。文章系统梳理了悬浮剂、胶囊悬浮剂、颗粒基质、油分散体及纳米递送平台等前沿制剂技术的最新进展，阐明其在增强持效期、实现控释及提升靶标特异性方面的关键作用。研究特别关注微胶囊与纳米胶囊技术，指出此类方法可有效缓解生物制剂的环境敏感性，延长货架期，并促进其在综合害虫管理(Integrated Pest Management, IPM)项目中的集成应用。此外，综述深入剖析了制约生物农药商业化的监管挑战，强调亟需建立风险相称且协调统一的审批框架，以加速创新成果转化与市场准入。同时，文章探讨了合成生物学、RNA干扰(RNAi)、计算建模及微生物组策略等新兴技术，认为这些工具正在重塑生物农药的研发与应用范式。综上所述，本综述为推进生物农药发展成为可靠、可规模化且环境兼容的可持续植保体系，提供了系统的科学与技术路径整合视角。

1. 1.
   引言
   生物农药是一类来源多样的生物源害虫管理制剂，涵盖微生物、天然生物活性物质、半化学物质及生物介导物质，通过生理、生化、生态或行为机制抑制害虫。然而，“生物农药”概念兼具科学复杂性与监管复杂性，不能仅依据天然来源进行定义。现行监管框架通常将其划分为三类：含细菌、真菌、病毒、原生动物或昆虫病原线虫的微生物农药；由植物源化合物、化感物质及半化学物质组成的生化农药；以及通过基因机制表达杀虫性状的植物 Incorporated 保护剂(Plant-Incorporated Protectants)。在此框架下，即使是人工合成的性信息素或引诱剂，只要其通过干扰生物行为而非广谱毒杀发挥作用，也可归类为生物农药。因此，生物农药与合成农药的区别应理解为功能与监管的连续谱，而非基于来源的二元对立。天然来源并不等同于毒理选择性、环境兼容性或有特定的监管归类，许多受天然分子启发开发的化合物经过结构修饰以提升稳定性、靶标特异性和环境持留性，形成了具有生物启发作用模式但理化性质已发生显著改变的合成类似物。烟碱类杀虫剂便是典型例证，其虽源于尼古丁化学骨架，但因经过合成优化、具有内吸活性及特定的监管分类，通常被归为合成杀虫剂。微生物代谢产物即便采用与合成农药类似的高端制剂技术递送，仍可保留其生物农药分类。这表明分类框架必须综合考虑作用方式、生态行为、制剂背景及监管指定，而非单纯依赖来源。合成农药与生物农药均包含理化性质、环境行为与作用机制各异的多种类别。
   全球范围内对生物农药科研与商业关注度的提升，与公众对合成农用化学品长期依赖引发的环境污染、抗性演化、非靶标毒性、生物多样性丧失及人类健康风险的担忧密切相关。向可持续农业转型的全球趋势，强化了对既能减少化学投入又能维持产量与生态韧性的害虫管理策略的需求。在此背景下，生物农药已成为综合害虫管理(IPM)体系的核心组分，通过多样化的机制和多营养级互作，与文化、机械、遗传及化学防治策略形成互补。相较于传统农药，生物农药在优化施用条件下通常表现出更低的环境残留、更短的持留期及更高的生态选择性，这使其在残留敏感型农业系统、有机农业、出口导向型产业链及环境监管严格的市场中具有重要价值。
   生物农药的功能多样性源于其独特的作用模式，可针对害虫的特定生理、生化或行为过程。微生物农药可通过肠道受体介导的毒性、宿主组织酶解、免疫调节、竞争排斥或感染致死等途径发挥作用；植物源农药则常干扰昆虫生长发育调控、神经生理信号传导、取食行为或解毒代谢通路。基于半化学物质的制剂通过破坏交配行为、寄主定位、聚集或通讯系统抑制害虫种群，未必直接致死。这种机制特异性有助于降低抗性选择压力，便于纳入多元化的IPM抗性治理策略。然而，天然来源不应被简单等同于普遍生态安全性，部分微生物代谢产物、植物化合物及纳米制剂在特定暴露条件下已被证实对非靶标生物具有致死或亚致死效应。
   生物农药的实际部署与田间表现高度依赖制剂科学，后者决定了其稳定性、生物利用度、环境持留性、控释性能及递送效率。与化学性质稳定均一的合成农药不同，多数生物制剂对紫外线辐射、干燥、氧化降解及温度波动具有固有敏感性，因此必须通过先进制剂策略来维持田间生物活性。微胶囊化、纳米乳液、控释基质、油分散体及可生物降解载体系统等技术的进步，显著提升了生物农药产品的理化稳健性与田间可靠性。这些方法增强了微生物活力、改善了附着与药液滞留、延长了田间持效期并优化了靶标位点递送，有效解决了长期以来药效不稳定与货架期短的问题。制剂驱动的优化对微生物农药尤为关键，这类产品需在储存期间保持代谢休眠状态，同时在施用后能快速激活。
   监管与制度框架同样深刻影响生物农药的创新速度、商业化进程与采纳率。尽管生物农药常被认定为较低风险的替代方案，但许多司法管辖区仍沿用为合成化学品设计的审批框架对其进行评估，导致审批周期延长、注册成本上升，限制了中小型开发者的市场准入。学界日益呼吁建立科学严谨且风险相称的框架，充分考虑生物制剂的生物学复杂性、寄主特异性、环境行为与生态互作，而非将其简单等同于合成农药。但有效的实施仍需全面的生态风险评估，因为部分微生物代谢产物、植物化合物及纳米制剂在田间现实暴露场景下可能影响传粉者、寄生性天敌、土壤微生物区系、水生生物及更广泛的生态系统过程。
   除监管约束外，生物农药的广泛采纳还面临社会经济与操作层面的限制，包括环境敏感性、特殊的施用要求、有限的货架稳定性、不稳定的田间表现以及终端用户技术认知不足。生物农药的合理选择与部署需要整合生态兼容性、环境持留性、生物效力特征及田间表现评估，因为其药效在不同气候与农业生态条件下差异显著。分子生物学、微生物工程与制剂科学的进步为提升昆虫病原微生物的抗逆性、生物效力与环境适应性创造了机会，从而增强了其在多变农业环境中的商业可行性与生态表现。
   从生态学视角看，生物农药的价值超越直接害虫抑制，更关乎农业生态系统的可持续性。合成农药的过量长期使用已被广泛证实会破坏土壤微生物群落、酶活性、养分循环、固氮、硝化、反硝化及有机质矿化等关键过程，而这些过程对长期土壤肥力与生态系统韧性至关重要。因此，在更广阔的可持续发展语境下，生物农药不应仅被视为化学农药的替代品，更是推动害虫管理与生态功能、生物多样性保护及农业集约化可持续发展重新对齐的战略工具。其未来角色将取决于制剂科学的持续进步、协调的监管改革、完善的生态风险评估框架，以及研究、产业、推广与政策部门间的利益相关者协同。随着全球生物农药市场持续扩张，特别是微生物制剂、生防杀虫剂及纳米递送系统的增长，将其战略性地整合进IPM计划，对于平衡农业生产力、环境可持续性与长期生态系统健康至关重要。尽管生物农药通常比传统农药环境持留性更低、残留积累更少，但不能被普遍认为具有固有的安全性或生态无害性，部分微生物代谢产物、植物化合物及纳米制剂已被证实会对传粉者、寄生性天敌、捕食性天敌、水生生物及土壤微生物群落产生致死或亚致死效应，具体取决于制剂类型、暴露途径与环境条件。
2. 2.
   生物农药的多样性
   生物农药（包括生物杀菌剂、生物杀线虫剂、生物除草剂及生防杀虫剂）的持续多样化与商业化，反映了现代农业系统对生物源害虫管理策略日益增长的需求。这种多样化是对现代农业生态系统害虫胁迫复杂性提升的回应，多重营养级互作与共发的生物胁迫要求精准、机制特异的干预措施。各类生物农药具有独特的生物学起源与作用模式，能够精准干扰害虫的生理、发育、繁殖或行为，同时将非靶标生物与生态系统过程的附带影响降至最低。微生物农药（源自细菌、真菌、病毒及原生动物）是商业生物农药板块的主要组成部分，广泛应用于昆虫、病害及土传害虫管理。这些制剂的作用机制多样，包括受体介导毒性、宿主组织酶解、免疫抑制、竞争排斥、抗生作用、寄生及细胞完整性破坏，最终导致害虫死亡、生长抑制、病原菌抑制或适合度下降。除杀虫应用外，木霉(Trichoderma spp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)及荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)等微生物杀菌剂通过竞争、水解酶分泌、诱导系统抗性及抗菌代谢产物分泌抑制植物病原菌。类似地，生物杀线虫微生物通过寄生及毒素介导的互作干扰线虫的存活、繁殖或根部定殖过程。植物源生物农药及生物衍生化合物通过次生代谢产物干扰解毒通路、膜完整性或内分泌信号传导，发挥拒食、生长调节、化感抑制或抑菌效应。性信息素与化感物质等半化学物质进一步拓展了生物农药的功能多样性，它们通过操纵害虫通讯系统、寄主选择行为、交配干扰及种群动态来抑制害虫，未必直接致死。这种功能与机制的多样性显著增强了生物农药在不同种植体系与害虫复合种群中的适应性，巩固了其在IPM计划中的地位。通过多途径（通常是互补途径）靶向害虫，生物农药降低了抗性发展的选择压力，为轮用与混用策略提供了可能，而这正是单一作用机制合成农药难以实现的。因此，多样化不仅是市场扩张策略，更是可持续害虫调控的生物学必然要求。
   尽管潜力巨大，生物农药的多样化与商业化仍受监管、经济与技术壁垒的制约。在许多司法管辖区，生物农药沿用为合成化学农药设计的监管框架，导致注册周期延长、合规成本上升及开发者不确定性增加。这些监管瓶颈对新型生物制剂（尤其是那些源自具有有利毒理学特征的活生物体）的影响尤为严重，从而延缓了创新并限制了产品供应。因此，建立简化且风险相称的监管路径，认可生物农药的生态特异性与危害潜力降低特征，对于加速多样化与市场准入至关重要。从市场角度看，生物农药目前仅占全球植保产业的约5%，但却是增长最快的板块之一，年增长率经常超过传统农药。区域采纳格局不均衡，北美与欧洲引领消费，而亚洲与非洲部分地区尽管农艺需求巨大，占比仍然偏低。在印度与中国等国家，生物农药占总农药用量的比例仍然很小，凸显了在有机农业扩张、出口导向型生产及对化学残留监管趋严的驱动下，该领域存在巨大的未开发潜力。全球生物农药市场呈现显著的区域不对称，北美与欧洲占据了商业采纳的主导地位，而亚洲、非洲与拉丁美洲仍存在显著的增长潜力。这种不均匀分布反映了监管框架、技术采纳、农民认知与市场成熟度的差异，既表明了已取得的进展，也揭示了新兴农业经济体中生物农药尚未释放的增长潜力。
   技术约束进一步影响生物农药的多样性与有效性。许多生物制剂货架期有限，易受环境胁迫，且相对于合成替代品表现出害虫抑制滞后的特点，导致人们认为其田间表现不稳定。这些局限性往往因制剂欠佳、递送系统不足以及对影响生物活性的环境互作理解不充分而加剧。因此，微胶囊化、纳米载体系统与控释技术等制剂科学的进步，对于稳定多样化的生物制剂并在多变田间条件下拓展其功能范围至关重要。
   经济因素同样塑造着生物农药的多样性。由于发酵要求、菌株筛选、质量控制与特殊处理需求，微生物与植物源产品的生产成本通常高于合成农药。这些因素加上害虫特异性效力与较窄的活性谱，限制了大规模采纳，除非得到政策激励、推广服务与农民教育项目的支持。对生物农药作用模式的认知不足及不当施用实践进一步制约了其可靠性感知，强化了化学防治的依赖。尽管如此，生物农药固有的优势——包括快速生物降解性、低残留积累、降低的非靶标毒性以及与可持续发展目标的兼容性——使其成为未来农业不可或缺的工具。它们的整合支持环境管理，提升社会接受度，并与日益青睐无残留农产品的国际贸易要求保持一致。此外，从代谢干扰、生长抑制到行为干扰，不同生物农药类别表现出的多面作用模式，大大降低了与单一位点合成农药相比的抗性演化可能性。展望未来，生物农药的持续多样化将依赖于发现、制剂、监管改革与市场匹配的协同进步。纳米生物农药、生物信息学指导的菌株筛选及精准递送系统等新兴方法，为在不损害生态安全的前提下提升效力、稳定性与成本效益提供了有前景的途径。这些创新共同有望拓展生物农药的功能多样性，使其更深入地融入IPM框架，并巩固其作为可持续害虫管理体系基石的角色。
3. 3.
   生物农药制剂
   制剂是决定生物农药性能的核心要素，主导着生物活性成分的稳定性、活力、递送效率与田间持留性。与通常化学性质稳定且均一的合成农药不同，大多数生物农药本质上是易变、颗粒状或活体系统，对紫外线辐射、温度波动、干燥与氧化降解等环境胁迫高度敏感。因此，制剂策略必须在理化稳定性与生物学功能之间取得平衡，以确保从储存到田间施用的效力一致性。有效的生物农药制剂旨在减轻损害生物活性的降解途径，同时实现对靶标害虫的精准、持续递送。制剂科学的进步——包括微胶囊化、纳米乳液、聚合物载体与悬浮浓缩剂——显著提升了货架期，并保护了活性成分免受光解、水解与微生物分解。这些方法还能实现控释动力学，确保害虫持续暴露于有效剂量，同时最小化非靶标扩散与环境负荷。微生物农药面临的制剂挑战尤为突出，维持微生物活力、生物活性与毒素稳定性对于确保田间一致的害虫抑制至关重要。在储存期间，微生物必须保持代谢休眠，同时具备施用后快速激活的能力，这种平衡深受载体组成、含水量与保护性添加剂的影响。封装于保护性基质或与稳定载体结合，可增强微生物存活率，降低对非生物胁迫的敏感性，并改善多变田间条件下的表现一致性。功能性助剂（如表面活性剂、黏着剂、抗氧化剂、紫外线保护剂与保湿剂）的加入，通过改善药液滞留、液滴铺展与植物或昆虫表面的附着，进一步提升了制剂性能。这些参数直接影响害虫接触概率与生物利用度，对于叶面施用产品尤为关键。
   当代研究日益重视优化液滴粒径分布、叶片沉积效率与施用界面的微环境缓冲，所有这些均直接影响生物学效力。目前的生物农药制剂类型多样，以适应特定的施用场景与活性成分的生物学特性。用于兑水稀释的液体制剂，包括悬浮浓缩剂(SC)、乳剂(EW/EO)、油分散体(OD)、悬乳剂(SE)与胶囊悬浮剂(CS)，常用于叶面施用，可提供均匀覆盖并改善吸收。油分散体特别适用于递送对水敏感的生物活性物质，而胶囊化系统则提供了增强的保护与活性成分的缓释。干制剂，包括粉剂、可湿性粉剂、颗粒剂(GR)、微粒剂(MG)、种子处理剂与水分散粒剂(WG)，特别适用于土壤与种子处理，生物制剂可在其中保持休眠直至环境条件触发激活。此类制剂提升了操作安全性、储存稳定性及向根际或土栖害虫的靶向递送。超低容量制剂进一步降低了施用量，提高了精准农业系统中的部署效率。
   新兴制剂技术，特别是纳米胶囊与纳米乳液系统，为提升生物农药效力提供了新的机遇。通过减小粒径并增加比表面积，这些系统改善了靶标位点的局部浓度，促进了细胞摄取，并增强了相对于传统微胶囊产品的生物活性。这类方法对植物源与精油类生物农药尤为前景广阔，这类产品通常面临挥发快与降解迅速的问题。
   从开发角度看，生物农药制剂与上游生产与下游施用密不可分。适当的发酵系统、菌株稳定化方案与放大策略的选择，必须与制剂和递送要求相匹配，以确保经济可行性与一致的性能。功能性添加剂（包括抗氧化剂、稳定剂与紫外线保护剂）在维持储存期间与田间施用后的生物活性方面发挥着关键作用，尤其是在恶劣环境条件下。

3.1 悬浮浓缩剂(Suspension Concentrates, SC)

悬浮浓缩剂(SC)是一种双相制剂，其中精细研磨的固体活性成分在连续液相（通常为水）中均匀分散，并辅以适当的润湿剂、分散剂与稳定剂。与可溶性制剂不同，SC中的活性成分保持不溶状态并以离散颗粒形式悬浮，需要控制胶体稳定性以防止储存与施用期间的沉降、团聚或相分离。凭借高活性成分负载量、溶剂使用少及安全性良好的特点，SCs已成为化学与生物农药中最广泛采用的制剂类型之一。悬浮浓缩剂的性能与货架稳定性主要由粒径分布、颗粒间相互作用及连续相的流变特性决定。通常，SCs通过湿法研磨或粉碎工艺生产，粒径范围约为1–10 μm，但根据制剂目标与活性成分特性，也有报道称范围可达20 μm。细小的粒径改善了喷雾覆盖、植物或昆虫表面的附着及生物可利用度，同时也提升了SCs的用户友好性与环境兼容性。

SCs中的胶体稳定性通过空间位阻与静电斥力的平衡实现，防止了长期储存期间的颗粒团聚与沉降。聚合物分散剂、表面活性剂与流变改性剂的加入强化了这种稳定性，它们调节黏度并限制颗粒迁移。聚合物表面活性剂与有机硅类助剂的进步显著提升了现代SCs的理化稳健性，减少了奥氏熟化(Ostwald ripening)等可能损害长期稳定性的现象。奥氏熟化由小颗粒溶解并在大颗粒表面重结晶驱动，是精细分散系统中的关键失稳途径。其缓解需要精确控制研磨参数、粒径均匀度与制剂组成。实证研究表明，设计良好的SCs即使在加速储存后仍能保持接近2 μm的中位粒径，从而维持足够的悬浮性与一致的田间表现。这类优化策略日益受到统计设计工具（包括响应面法与均匀设计法）的指导，从而能够系统识别最佳组分比例与工艺条件。从生物效力角度看，SCs中粒径的减小与药学原理一致，更小的颗粒可改善生物利用度与生物靶标的相互作用。在生物农药制剂中，这转化为与害虫接触的改善、吸收的增强以及在处理表面上更均匀的分布，最终在最小化环境扩散的同时最大化生物活性。近期创新进一步表明，含有高铺展与吸收促进型辅料的SCs即使在极低容量施用模式下也能实现有效的害虫防治。悬浮浓缩剂还可作为更复杂的混合制剂的多功能平台。悬乳剂(SE)集成了悬浮固体颗粒与乳化油滴，结合了SCs与乳剂的优势，但需要精心挑选分散剂与乳化剂以防止相间异絮凝。这些系统对于稳定水不溶性或敏感的生物农药活性成分特别有价值，同时改善了植物表面的附着与滞留。此外，在SC基质内整合微胶囊与纳米胶囊策略，已成为保护敏感生物活性成分的有前景的方法。这种设计提供了控释、改善的光解抗性与挥发性降低，以及延长的田间持效期——这些属性对微生物与植物源生物农药尤为重要。几种商业化的微生物生物农药目前以悬浮浓缩剂形式提供，包括基于苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)的产品（如Dipel?与XenTari?），广泛用于蔬菜和田间作物的鳞翅目害虫管理。类似地，枯草芽孢杆菌QST 713制剂（如Serenade?）已证明能有效抑制真菌与细菌病原菌，同时保持与IPM计划的兼容性。这些实例凸显了悬浮基微生物制剂在田间条件下的实际可扩展性与商业可行性。

3.2 乳剂与先进乳剂系统

乳剂是两种不混溶液相（通常为油和水）的异质分散体系，由表面活性物质稳定，以降低界面张力并防止相分离。在生物农药制剂中，乳剂在增溶与递送疏水性或水不溶性活性成分方面发挥着关键作用，尤其是植物提取物与精油，否则这些成分在水基喷雾系统中的适用性将受到限制。根据相态结构，乳剂分为水包油型(EW)与油包水型(EO)系统，各自赋予不同的铺展行为、蒸发损失及与植物和昆虫表面的相互作用特性。乳剂基生物农药的生物学表现深受液滴尺寸、界面组成与制剂稳定性的影响。传统乳剂的液滴直径通常在微米级（0.1–10 μm），能提供有效的覆盖与植物表面附着，同时促进活性成分的均匀分布。然而，这些系统在热力学上本质上是不稳定的，需要精心优化的乳化剂系统来防止储存与施用期间的聚结、上浮或相转化。在反转乳剂（油为外相）中，蒸发损失与飘移显著减少，尽管货架稳定性与偶发的植物毒性问题仍然存在。乳剂科学的进步推动了微乳液与纳米乳液的发展，它们代表了日益精密的生物农药递送平台。微乳液是在适当表面活性剂-助表面活性剂混合物存在下自发形成的热力学稳定、光学透明系统。其极小的液滴尺寸与高增溶能力增强了亲脂性生物农药化合物的生物利用度，同时减少了实现有效害虫防治所需的活性成分用量。纳米乳液的特征是液滴尺寸低于100 nm，凭借高比表面积进一步改善了制剂稳定性、表面覆盖与跨生物屏障的穿透能力。这些纳米级乳剂系统对于精油基生物农药尤为有利，否则这类产品会受到挥发性强、水溶性低与快速环境降解的限制。封装于纳米乳基质中可保护挥发性成分免受光解与氧化降解，同时增强在植物表面的滞留及穿过昆虫表皮或微生物膜的能力。因此，纳米乳液经常表现出优于常规乳剂或 bulk oil 的生物效力，这归因于其改善的分散性、缓释效应与增强的靶标互作。除了简单的乳化作用，纳米技术在乳剂基生物农药中的整合催生了纳米结构脂质载体、壳聚糖基纳米载体，以及通过微生物或植物介导途径合成的金属或生物源纳米颗粒。这些混合系统进一步提升了稳定性、递送精度与持效期，同时保持了良好的环境特征。此类纳米赋能制剂改善了昆虫表皮的穿透，促进了控释，并增加了作用位点的局部浓度，从而在降低施用率的同时增强了杀虫活性。值得注意的是，利用真菌、细菌或植物提取物生物合成的纳米颗粒，为可持续制剂设计提供了一条特别有前景的途径。这些系统减少了对化学合成纳米材料的依赖，同时实现了生物制剂与纳米载体之间的协同互作，从而增强了杀虫、杀菌或杀螨效应。例如，真菌纳米技术制剂已证明能提高靶标昆虫的死亡率、降低生殖力并引起发育异常，凸显了其克服常规生物农药常有的田间表现不稳定问题的潜力。尽管优势明显，乳剂基生物农药仍需精心优化以平衡效力、稳定性、成本与安全性。乳化剂、助乳化剂与油相的选择必须将植物毒性与非靶标效应降至最低，同时在多变环境条件下维持制剂稳健性。纳米赋能的植物源制剂也获得了越来越多的商业与实验关注。源自印楝(Azadirachta indica)的印楝素纳米乳液，以及含有百里酚、丁香酚或香茅油的精油纳米制剂，已证明能增强持效期、改善控释行为并提高对农业与仓储害虫的杀虫效力。几种印楝衍生物商业制剂（包括NeemAzal?与Ecozin?）进一步说明了封装植物源生物农药在工业上的日益采纳。持续完善乳剂设计——特别是通过纳米乳液与生物纳米复合材料方法——代表了提升生物农药在IPM体系中可靠性与可扩展性的关键路径。

3.3 油分散体(Oil Dispersions, OD)

油分散体(ODs)是一种非水制剂，其中精细分散的活性成分悬浮在油基连续载体相中，从而改善疏水性与湿气敏感性生物农药的稳定与递送。在田间施用时，这些制剂随后可在兑水后形成可分散或乳化系统。通过在制剂基质中排除水分，ODs显著减少了水解降解与挥发性，从而增强了活性成分在田间条件下的化学稳定性与生物持留性。这些属性使得油分散体特别适用于植物源生物农药及其他亲脂性生物活性物质，这些物质在水系统中溶解度有限或降解迅速。油分散体的亲脂性赋予了直接影响杀虫性能的多重功能优势。油基载体改善了植物表面的附着，增强了铺展性，并促进了靶标害虫的表皮穿透，从而实现更高效的吸收与更持久的生物活性。此外，油性基质通过减少降水事件中的冲刷，改善了耐雨性，从而延长了田间持留期并确保害虫持续暴露于活性成分。对于某些软体昆虫与螨类，油相本身可能通过阻塞气门引起窒息，提供一种独立于生物农药化合物的辅助作用模式。油分散体还能实现活性成分的受控、持续释放，这对于需要长时间接触或延迟作用以达到最佳效力的生物农药尤为有利。适当油类（包括植物源或可生物降解油）的选择可进一步增强制剂性能，在保持良好环境特征的同时提供协同生物活性。此外，油基系统本质上保护生物活性成分免受紫外线辐射与湿气影响，在恶劣环境条件下维持生物活性。为了进一步增强稳定性与递送精度，现代OD制剂日益采用聚合物纳米载体、脂质纳米颗粒或胶束系统进行胶囊化。这些先进载体提供了对抗氧化与光解降解的额外保护屏障，同时实现对害虫生理特定位点的靶向递送与调控释放。这类方法对于精油基生物农药特别有价值，这类产品本质上具有挥发性且易于快速环境消散。脂质基胶囊化的最新进展，包括脂质体、固体脂质纳米颗粒与纳米结构脂质载体，已证明能大幅改善精油源生物农药的稳定性、生物利用度与效力。这些系统减轻了挥发与降解，同时保持了控释，从而延长了植物源生物农药在田间的活性寿命。与此同时，喷雾干燥及微/纳米球固化技术已成为有前景的替代方案，与传统液体制剂相比，它们提供了卓越的储存稳定性并增强了对挥发性化合物的保护。这类制剂创新对于植物源生物农药尤其相关，包括胡椒属(Piper)与其他芳香植物的精油，这些油表现出强烈的杀幼虫与杀虫活性，但常受限于快速降解与不稳定的田间表现。将油分散体与聚合物或脂质基胶囊基质相结合，提供了一种可行的策略来克服这些限制，在保持环境兼容性的同时释放植物源生物活性物质的全部杀虫潜力。总体而言，油分散体代表了一种稳健且多功能的制剂平台，连接了理化稳定性与生物效力。通过增强附着、穿透、耐雨性与控释，ODs在提升生物农药的可靠性与可扩展性方面发挥着关键作用，特别是对于源自挥发性或疏水性天然产物的那些产品。持续完善油基与胶囊化分散系统，将对推进生物农药制剂科学及支持其在可持续害虫管理计划中的更广泛整合起到重要作用。

3.4 悬乳剂(Suspo-emulsions, SE)

悬乳剂(SEs)是一种混合制剂系统，它整合了悬浮浓缩剂与乳剂的特征，能够在单一水介质中同时分散固体与液体活性成分。这种双相结构提供了卓越的制剂灵活性，特别是对于溶解度、热敏感性或挥发性特征迥异的活性成分，从而拓展了生物农药递送平台的功能范围。通过适应颗粒状与水不溶性生物活性物质，SEs促进了广谱害虫防治，同时减少了多次单独施用的需求。悬乳剂的一个关键优势是能够共配制具有互补作用模式的多种活性组分，从而通过相加或协同效应增强害虫抑制。这一策略在IPM计划中尤其有价值，将速效药剂与起效较慢但持效的生物防治相结合，既能提供即时击倒效果，又能实现持续抑制。例如，将敏感植物化合物封装于纳米结构载体中，已被证明能改善其在特定鳞翅目害虫碱性肠道条件下的稳定性与位点特异性生物利用度，从而最大化杀虫效率并减少降解损失。从制剂角度看，SEs能够在单一载体系统中实现水不溶性固体与液体的技术材料均匀共分散，简化了施用物流并提高了成本效益。然而，这些多相系统固有的复杂性需要对界面相互作用、粒径分布与流变特性进行精心控制，以防止储存期间的异絮凝、相分离或活性成分降解。因此，先进的理化表征技术对于确保制剂稳定性、优化货架期及维持一致的田间表现至关重要。制剂科学的最新进展通过纳入纳米赋能组分进一步提升了悬乳剂的性能。纳米乳液与纳米悬浮液的特征是液滴或颗粒尺寸低于200 nm，表现出对絮凝、聚结与沉降的卓越抗性，同时显著改善了昆虫表皮与植物表面的穿透能力。这些纳米级属性转化为改善的生物利用度、更均匀的分布与增强的控释行为，使得能够以更低的施用率和更少的环境影响实现有效的害虫防治。纳米结构悬乳剂系统还缓解了与传统乳化剂相关的限制，如大液滴尺寸与动态不稳定性，这些问题可能损害杀虫效率与货架稳定性。在纳米赋能制剂中观察到的吸收改善与残效期延长，凸显了它们提升生物农药可靠性与市场竞争力方面的潜力。此外，使用工业级环保载体材料使得开发可扩展的双负载纳米农药系统成为可能，这些系统能维持高活性成分浓度而不损害环境安全性。互补的加工技术，包括喷雾干燥、冷冻干燥与电喷雾，进一步增强了掺入悬乳剂平台的微生物生物农药的稳定性与货架期。这些干燥方法将生物活性剂转化为有弹性的颗粒形态，同时保留其活力并促进施用前的复水。保湿剂、防冻剂与抗氧化剂等保护性添加剂的加入，进一步减轻了氧化应激与水分流失，确保了运输与处理期间的长期储存稳定性与一致的生物活性。尽管取得了实质性进展，但货架期有限、环境敏感性与多变的田间效力等挑战继续制约着悬乳剂基生物农药的广泛采纳。解决这些限制需要持续的创新，包括微胶囊与纳米胶囊技术（采用聚合物或脂质基质），以增强控释能力并在多样环境条件下保护活性成分。整合智能递送系统（如湿度响应载体或环境触发释放机制）进一步提供了同步生物农药激活与害虫有利条件的机会，从而在最小化非靶标暴露的同时改善田间可靠性。

3.5 胶囊悬浮剂(Capsule Suspensions, CS)

胶囊悬浮剂(CS)是一种先进的复合相制剂，其中液体或固体活性成分被包裹在聚合物外壳内，随后分散于水相连续介质中。这种胶囊化结构为稳定生物易变化合物及协调密度、溶解度与理化行为各异的活性成分的递送提供了高效手段。CS制剂的成功开发依赖于对乳化、聚合与分散工艺的精确控制，以确保均质性、长期储存稳定性与可重复的释放特性。聚合物基质内的胶囊化提供了对紫外线辐射、湿气、微生物降解与冲刷的实质性保护，从而延长了生物杀虫剂在田间条件下的功能半衰期。这种保护屏障对于生物与植物源活性成分尤为关键，这些成分在施用后往往面临快速降解的风险。对于微生物生物农药，聚合物基胶囊化显著增强了有益微生物的存活率与活力，通过屏蔽细胞或孢子免受干燥、温度波动与氧化应激的影响，改善了持留性并减少了施用频率。除了物理保护外，胶囊悬浮剂还能精确调节释放动力学，允许活性成分以受控和时间持续的方式递送。这种靶向释放行为确保生物活性物质在关键的害虫发育阶段或有利的环境条件下变得可用，从而在最小化非靶标暴露的同时最大化杀虫效力。纳米胶囊化策略通过实现渐进式扩散驱动或刺激响应释放进一步优化了这种控制，减少了剂量需求并改善了环境安全性。胶囊化纳米制剂还显示出改善的植物表面滞留能力，附着增强且因径流或挥发造成的损失减少。实证研究表明，与传统非胶囊化系统相比，此类制剂能使叶片滞留增加约20–25%，从而在不同作物形态下直接改善田间表现。此外，微米与纳米尺度的胶囊化平台支持将多种活性成分共配制于单一递送载体内，促进协同互作与广谱害虫防治，同时降低操作复杂性。从抗性管理角度看，胶囊悬浮剂实现的持续、均匀暴露可缓解亚致死剂量与生物活性时间缺口，这两者均是抗性演化的已知诱因。通过维持活性化合物的生物利用度一致性，胶囊化生物农药有助于保持长期效力并延缓抗性害虫种群的出现。这些属性日益重要，因为生物农药正作为合成化学农药的替代品在抗性敏感的农业生态系统中更广泛地部署。尽管具有技术优势，胶囊悬浮剂基生物农药的商业化仍受监管与经济因素的制约。在许多司法管辖区（尤其是欧盟），生物农药沿用为合成化学品设计的评估框架，导致审批周期延长与注册成本上升，这对先进制剂的影响尤为严重。这些挑战源于生物衍生制剂固有的变异性与复杂的作用模式，这与单分子合成农药有着根本区别。因此，在保持严格安全标准的同时简化监管路径，对于加速胶囊化生物农药技术的市场准入至关重要。降低审批费用、协调国际监管要求并明确知识产权保护机制，将显著增强投资激励并促进生物农药领域的创新。从市场角度看，生物农药预计将以超过14%的复合年增长率扩张，超过传统农药行业的许多板块，尽管其目前仅占全球植保市场的一小部分。货架期、生产可扩展性及在多样环境条件下的一致性等技术约束，仍然是更广泛采纳的关键障碍，特别是在农业气候条件异质性的地区。通过可扩展的胶囊化技术、成本效益高的制造及制剂驱动的性能稳定来解决这些限制，对于使胶囊悬浮剂在未来害虫管理中发挥变革性作用至关重要。

3.6 颗粒剂(Granules, GR)与微粒剂(Micro granules, MG)

颗粒剂(GR)与微粒剂(MG)构成了生物农药的稳健递送平台，特别适用于土壤施用与根际靶向害虫管理。通过将活性成分嵌入固体载体基质中，这些制剂实现了空间精确定位、减少飘移及延长释放，从而解决了液体制剂相关的多项操作与生态限制。它们对于土传害虫与病原菌，以及需要根系吸收或局部微生物定殖以实现持续害虫抑制的系统尤为有效。颗粒的结构完整性提供了一个保护性微环境，屏蔽生物活性剂免受干燥、温度波动、水分变异与过早微生物降解等非生物胁迫，从而增强了田间条件下的持留性与功能寿命。GR与MG制剂中的释放动力学受基质组成、粒径、孔隙率与湿度响应性的支配，从而实现活性成分的梯度扩散或侵蚀控制释放。这种控释行为确保了害虫的持续暴露，同时最小化了淋溶与非靶标污染，与IPM原则紧密契合。微粒剂由于粒径减小且比表面积增大，与传统颗粒剂相比，在