農藥投入量毒性系數及其在水稻安全生產中的應用

孫海濱， 鄭永權， 蔣紅云， 劉新剛， 劉艷萍， 董豐收

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

農藥是目前確保農作物豐產豐收的一個重要生產資料。農藥施用可減輕病蟲害導致的產量損失，但施用不當也會給環境、食品和人類健康等帶來安全問題，并導致病蟲害對農藥產生抗性，危害天敵生存，引起農藥施用惡性循環［1－3]。因而，科學評價農藥使用風險成為近年來的研究熱點。美國、歐盟和日本等發達國家將農藥在環境中的殘留量（濃度）和毒理學意義關聯，通過一定系數對農藥的環境風險進行評估。相應的提出了風險系數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系數相反。

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

1 農藥投入量毒性系數的概念

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

A——農藥有效成分投入量（g／hm2）；

B——農藥試驗大鼠經口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，農藥應用哺乳動物急性毒性值越小，應用風險相對越小；K值越大，農藥應用哺乳動物急性毒性值越大，農藥應用風險相對越大。

根據農藥投入毒性系數的定義，對登記在水稻上的38種農藥單劑的K值進行了計算，具體結果見表1。

表1 水稻常用藥劑的投入量毒性系數1）

續表1

從表中的數據可以看出，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藥K值要大于急性毒性值大而使用量小的農藥的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（K值）僅是克百威的1／94，表明使用克百威作物產地環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作物上應用時的農藥投入毒性系數。結果表明，在不同的作物上應用，作物產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，因而產地環境所承擔的毒性值也要大，農藥所帶來的風險也要大于草地及水稻田。

2 應用農藥投入量毒性系數（K值）指導產品的研發

吡蟲啉是煙酸乙酰膽堿酯酶受體的作用體，干擾害蟲運動神經系統使化學信號傳遞失效；阿維菌素作用機制是干擾神經生理活動，刺激釋放γ－氨基丁酸，而γ－氨基丁酸對節肢動物的神經傳導有抑制作用。吡蟲啉在我國水稻稻飛虱的防治中曾發揮了積極的作用，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地環境的投入量毒性系數1）

經過室內生測試驗表明，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，結果表明，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%；投入量毒性系數減少60%。因此，有效的組合可以使農藥的投入量和農藥投入毒性系數減少，使作物產地毒性負荷量有效減少，降低了有害生物的抗性風險和農藥應用風險。

表3 吡蟲啉和阿維菌素投入量及毒性系數比較1）

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

3 結論與討論

農藥投入量毒性系數（K值）將農藥的田間應用量與農藥的急性毒性聯系在一起，據此評價農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藥應用風險評價體系，對農民選藥、指導農藥開發、農藥合理使用、降低環境和健康風險具有積極意義。當然，農藥使用的風險不僅僅與農藥用量、急性毒性有關，還與“三致”作用、農藥在作物或環境中的降解速度、環境毒理、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藥對環境中生物的實際風險的。如兩種農藥對魚LC50雖然相等，但在農田施用后通過漂移、流失、排水等方式進入水環境后的殘留量（濃度）隨著有效成分用量、環境行為、使用方法、使用地點和條件等的不同表現出差異，從而對該環境中的魚帶來的風險也不同［5]。因此，不斷完善農藥風險評價的內容、建立完善的農藥風險評估體系對保護生態環境和人類健康、促進食品安全以及延長藥劑使用壽命是十分必要的。

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