農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)及其在水稻安全生產(chǎn)中的應用

孫海濱， 鄭永權， 蔣紅云， 劉新剛， 劉艷萍， 董豐收

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，廣州 510640；2.中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，北京 100193）

農(nóng)藥是目前確保農(nóng)作物豐產(chǎn)豐收的一個重要生產(chǎn)資料。農(nóng)藥施用可減輕病蟲害導致的產(chǎn)量損失，但施用不當也會給環(huán)境、食品和人類健康等帶來安全問題，并導致病蟲害對農(nóng)藥產(chǎn)生抗性，危害天敵生存，引起農(nóng)藥施用惡性循環(huán)［1－3]。因而，科學評價農(nóng)藥使用風險成為近年來的研究熱點。美國、歐盟和日本等發(fā)達國家將農(nóng)藥在環(huán)境中的殘留量（濃度）和毒理學意義關聯(lián)，通過一定系數(shù)對農(nóng)藥的環(huán)境風險進行評估。相應的提出了風險系數(shù)RQ、毒性與暴露比TER和急性有效濃度AEC等風險評價標準。在美國風險評估中水生、鳥類和哺乳動物急性風險商值以農(nóng)藥在水體、食物中的峰值濃度與毒性終點值EC50、LC50或LD50的比值為計算標準。其中的峰值濃度通過不同方法和模型計算而得出。歐盟用毒性與暴露比TER來整合毒理學終點和殘留濃度期望值PEC。TER等于毒理學終點與PEC的比值，與美國的RQ系數(shù)相反。

我國目前對農(nóng)藥使用的風險評估基本上是建立在急性毒性基礎之上的，評價參數(shù)主要包括農(nóng)藥的衛(wèi)生毒理指標和環(huán)境毒理指標，并根據(jù)我國的實際情況在綜合評價中對各參數(shù)加權，具有一定實用性。但未與作物聯(lián)系在一起，對同一品種應用在不同作物或地域的風險評價尚有不足。本研究參照發(fā)達國家的經(jīng)驗，根據(jù)我國農(nóng)藥應用的實際情況，提出了農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)的概念，旨在進一步完善我國農(nóng)藥應用風險評價指標，指導農(nóng)藥的合理使用。

1 農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)的概念

農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)是指農(nóng)藥在不同作物上的田間推薦使用量和該農(nóng)藥對哺乳動物急性毒性比值，反映了不同作物產(chǎn)地環(huán)境中單位面積上所負載的毒性值。計算公式如下：

A——農(nóng)藥有效成分投入量（g／hm2）；

B——農(nóng)藥試驗大鼠經(jīng)口LD50（mg／kg）；

K——單位面積LD50作用公斤值。

由上述公式看出K值越小，農(nóng)藥應用哺乳動物急性毒性值越小，應用風險相對越??；K值越大，農(nóng)藥應用哺乳動物急性毒性值越大，農(nóng)藥應用風險相對越大。

根據(jù)農(nóng)藥投入毒性系數(shù)的定義，對登記在水稻上的38種農(nóng)藥單劑的K值進行了計算，具體結(jié)果見表1。

表1 水稻常用藥劑的投入量毒性系數(shù)1）

續(xù)表1

從表中的數(shù)據(jù)可以看出，水稻殺菌劑和除草劑的K值要小于殺蟲劑的K值，表明殺蟲劑對稻田環(huán)境及生物的風險要大于殺菌劑和除草劑；急性毒性值大且使用量也大的農(nóng)藥K值要大于急性毒性值大而使用量小的農(nóng)藥的K 值，使用風險相對較低。如克百威和阿維菌素，兩者都是高毒農(nóng)藥、毒性值相差很小，但阿維菌素的有效成分投入量（18g／hm2）遠小于克百威有效成分投入量（1 350g／hm2），投入毒性系數(shù)（K值）僅是克百威的1／94，表明使用克百威作物產(chǎn)地環(huán)境單位面積上所承擔的毒性值遠遠大于應用阿維菌素的毒性值，因而，克百威受到禁用。

表2比較了同一藥劑在不同農(nóng)作物上應用時的農(nóng)藥投入毒性系數(shù)。結(jié)果表明，在不同的作物上應用，作物產(chǎn)地所承擔的毒性負荷值是有差別的，如吡蟲啉在番茄上的使用量大，因而產(chǎn)地環(huán)境所承擔的毒性值也要大，農(nóng)藥所帶來的風險也要大于草地及水稻田。

2 應用農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)（K值）指導產(chǎn)品的研發(fā)

吡蟲啉是煙酸乙酰膽堿酯酶受體的作用體，干擾害蟲運動神經(jīng)系統(tǒng)使化學信號傳遞失效；阿維菌素作用機制是干擾神經(jīng)生理活動，刺激釋放γ－氨基丁酸，而γ－氨基丁酸對節(jié)肢動物的神經(jīng)傳導有抑制作用。吡蟲啉在我國水稻稻飛虱的防治中曾發(fā)揮了積極的作用，由于長期高頻率應用，導致害蟲抗藥性急劇上升，幾近失效，使吡蟲啉單劑在水稻上不再被推薦使用。因此，通過混用降低農(nóng)藥投入量毒性值是治理害蟲抗藥性、降低抗性風險的手段之一。

表2 同一藥劑在不同作物產(chǎn)地環(huán)境的投入量毒性系數(shù)1）

經(jīng)過室內(nèi)生測試驗表明，阿維菌素與吡蟲啉以1∶9比例復配時，共毒系數(shù)可達到173.80，增效作用顯著。田間藥效試驗表明：5%阿維菌素·吡蟲啉可濕性粉劑，按有效成分用量13.5～16.5g／hm2防效95.93%～96.53%；1.8%阿維菌素乳油有效成分用量9.45g／hm2的防效為87.68%；10% 吡蟲啉可濕性粉劑有效成分用量45g／hm2的防效為93.48%。

按照混劑在水稻上使用兩次等同于兩種單劑分別使用一次的原則，計算出5%阿維菌素·吡蟲啉可濕性粉劑的最大允許使用有效劑量為33g／hm2，原藥大鼠經(jīng)口LD50為191.5mg／kg。得出5%阿維菌素·吡蟲啉可濕性粉劑的投入量毒性系數(shù)為172。表3列出了5%阿維菌素·吡蟲啉可濕性粉劑和兩個單劑使用時的投入量毒性系數(shù)，結(jié)果表明，在達到相同防治效果時，5%阿維菌素·吡蟲啉可濕性粉劑的投入量較兩個單劑單獨使用時減少了38%；投入量毒性系數(shù)減少60%。因此，有效的組合可以使農(nóng)藥的投入量和農(nóng)藥投入毒性系數(shù)減少，使作物產(chǎn)地毒性負荷量有效減少，降低了有害生物的抗性風險和農(nóng)藥應用風險。

表3 吡蟲啉和阿維菌素投入量及毒性系數(shù)比較1）

通過有效的組合使農(nóng)藥投入量和生物毒性均有效減少，達到農(nóng)藥使用高效低風險的目的。

3 結(jié)論與討論

農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)（K值）將農(nóng)藥的田間應用量與農(nóng)藥的急性毒性聯(lián)系在一起，據(jù)此評價農(nóng)藥使用風險更加直觀、貼近實際、易于操作、是科學和可行的，K值的提出豐富了我國農(nóng)藥應用風險評價體系，對農(nóng)民選藥、指導農(nóng)藥開發(fā)、農(nóng)藥合理使用、降低環(huán)境和健康風險具有積極意義。當然，農(nóng)藥使用的風險不僅僅與農(nóng)藥用量、急性毒性有關，還與“三致”作用、農(nóng)藥在作物或環(huán)境中的降解速度、環(huán)境毒理、對人體健康的影響、害蟲抗性以及對作物本身的影響等多個因素密切相關，僅僅依靠毒理學終點是不能反映出農(nóng)藥對環(huán)境中生物的實際風險的。如兩種農(nóng)藥對魚LC50雖然相等，但在農(nóng)田施用后通過漂移、流失、排水等方式進入水環(huán)境后的殘留量（濃度）隨著有效成分用量、環(huán)境行為、使用方法、使用地點和條件等的不同表現(xiàn)出差異，從而對該環(huán)境中的魚帶來的風險也不同［5]。因此，不斷完善農(nóng)藥風險評價的內(nèi)容、建立完善的農(nóng)藥風險評估體系對保護生態(tài)環(huán)境和人類健康、促進食品安全以及延長藥劑使用壽命是十分必要的。

［1]Burrows T M.Pesticide demand and integrated pest management：a limited dependent variable analysis［J].American Journal of Agricultural Economics，1983，65（4）：806－810.

［2]Antle J M，Pingali P L.Pesticides，productivity，and farmer health：a Philippine case study［J].American Journal of Agricultural Economics，1994，76（3）：418－430.

［3]韓洪云，蔡書凱.農(nóng)藥施用健康成本及其影響因素研究［J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2011，16（5）：163－170.

［4]洪崇高，丁曉宇，林偉，等.我國水稻主產(chǎn)區(qū)農(nóng)藥使用調(diào)查及安全生產(chǎn)的建議與對策［J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2008，4（2）：136－140.

［5]王蔚，陳隆智，高希武.環(huán)境農(nóng)藥殘留與毒理學終點在環(huán)境風險評估中的應用［J].中國農(nóng)學通報，2006，22（2）：375－378.

［6]陳良燕，蔡道基.溴氰菊酯農(nóng)藥對魚塘浮游動物影響的研究［J].中國環(huán)境科學，1996，16（6）：466－469.

［7]單正軍，王連生，蔡道基，等.用稻田模擬生態(tài)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)研究農(nóng)藥氯唑磷對水生生物安全性的影響［J].南京農(nóng)業(yè)大學學報，2001，24（3）：93－96.

［8]龔瑞忠，陳悅，陳良燕，等.溴氰菊酯對環(huán)境生物的安全評價研究［J].農(nóng)藥學學報，2001，3（2）：67－72.