2012-2016年稻田農藥科學減量試驗分析

徐廣春 顧中言 徐德進 許小龍 徐鹿

摘要： 為了科學使用農藥，采用Zisman圖法測定不同生育期稻葉的臨界表面張力，同時從噴灑次數、農藥投入量、噴灑藥液的表面張力、農藥投入量毒性系數、病蟲害的防治效果及水稻產量等角度比較了2012- 2016年稻田噴施植物保護部門推薦的農藥組（A）和實驗室推薦的農藥組（B）的差異性。結果表明，分蘗期至乳熟期稻葉正面和反面臨界表面張力的平均估值分別為29.94 mN/m和31.01 mN/m，A組藥液的表面張力均大于稻葉的臨界表面張力;B組藥液的表面張力均小于稻葉的臨界表面張力。與A組相比，B組每年用藥次數減少2～3次;總投入量每年減少38.96%～81.30%;有效成分用量減少58.75%～87.10%;投入量毒性系數總和減少46.97%～ 93.77%。田間防治效果表明，B組對稻縱卷葉螟、稻曲病和稻瘟病的防治效果相對較好，2種農藥施用組對稻飛虱和紋枯病的防治效果相當;除稻瘟病發生年份外，2種農藥施用組間水稻產量無顯著差異。

關鍵詞：稻田;農藥減量;防治效果;農藥投入量毒性系數;產量

中圖分類號：S481

文獻標識碼：A

文章編號： 1000-4440（2018） 05-1005-08

大容量噴霧是稻田病蟲害防治的主要方法，其農藥有效利用率較低，噴灑的霧滴多從稻葉上滾落或流失，造成農藥的浪費;另一方面由于稻田病蟲害交替發生、世代重疊導致農藥的重復或過量使用，由此引發的環境問題和農藥殘留較為突出。農藥藥液在靶標植株上的持留能力、潤濕性能與藥液的表面張力、接觸角等因素有關，并直接影響著農藥藥效的發揮。多數用于稻田噴霧的農藥藥液的表面張力均大于稻葉的臨界表面張力，表現出較差的潤濕性，從而影響對病蟲害的防治效果;而噴霧助劑的添加在一定程度上提高了農藥利用率和藥效。在噴施農藥品種選擇上，一方面要考慮到農藥對病蟲害的高效和低用量;另一方面也要考慮其毒理指標，急性有效濃度（AEC）、毒性與暴露比（TER和風險商值（RQ）等指標是當前風險評估中常用的指標，但都沒有針對其施藥的靶標作物，與施藥的靶標作物相聯系，中國學者提出了農藥投入量毒性系數K，K值的大小一定程度上決定了應用風險。不同種類農藥間的K值差異較大，有分析結果表明水稻殺菌劑和除草劑的K值要小于殺蟲劑的K值，表明殺菌劑和除草劑對稻田環境及生物的風險要小于殺蟲劑。隨著農藥投入量的加大，農藥投入量毒性系數也越大。田間施藥時，一次常包含多種農藥，選擇農藥時更多的是從防治效果來考慮，忽視了其自身的毒性。如何篩選出低投入量，應用風險最低的農藥組合是當前農藥減量控害的關鍵任務。本研究以近年來服務的農場為例，從施藥次數，農藥投入量，農藥投入毒性，藥液表面張力與稻葉臨界表面張力的關系，病蟲害防治效果以及產量等角度比較2012-2016年植保部門推薦農藥組合和實驗室推薦農藥組合的差異性，以期為稻田農藥的科學減量提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種蘇05-1176。試驗中使用的有機硅助劑Silwet408和烷基酚聚氧乙烯醚助劑TX-10分別由邁圖有機硅材料有限公司和南京太化化工有限公司提供。

1.2 試驗儀器

試驗中使用的儀器有上海中晨數字技術設備有限公司生產的接觸角測量儀JC2000CIB，德國Data-physics公司生產的表面張力儀DCAT11EC，蘇州農業藥械有限公司生產的蘇農3WH-36擔架式機動噴霧機以及上海高鴿工貿有限公司生產的0-50μ1微量注射器。

1.3 試驗方法

1.3.1 水稻葉片臨界表面張力的測定將已知表面張力溶劑的液體5μl點滴在用雙面膠固定的新鮮、無污染和無病蟲害的稻葉正、反面，利用接觸角測量儀攝下液滴形態，計算出接觸角。根據各溶劑液滴的接觸角余弦值與表面張力的回歸直線計算稻葉的臨界表面張力值，接觸角為零時，對應的溶劑表面張力值即為稻葉的臨界表面張力值。

1.3.2 噴霧藥液表面張力的測定取田間混合均勻待噴霧的藥液各200 ml.量取50 ml藥液裝入表面張力儀的測試皿中，測定表面張力，每試樣測3次，取其平均值。測定溫度為（28±2）℃。

1.3.3 稻田本田期農藥減量對比試驗試驗設A和B2組，A組按照當地農業部門發布的病蟲情報進行用藥，面積l.2hm2，采用擔架式噴霧機，按每lhm2兌水1500 kg進行噴霧;B組根據試驗田病蟲的實際發生動態選擇相應的農藥配方進行噴霧，面積1.2hm2，采用擔架式噴霧機，按lhm2兌水750 kg進行噴霧，根據噴灑農藥的種類選擇有機硅助劑Silwet408（添加濃度為125.00mg/L）或烷基酚聚氧乙烯醚類助劑TX-10（添加濃度為31.25mg/L）調節混合藥液的表面張力，使其小于或等于稻葉的臨界表面張力值，避免因潤濕性差而引起藥液滾落。同時設不施藥的空白對照組（即觀測圃，0.07hm2）。

1.3.4 農藥投入量毒性系數K計算公式為K=Mx1000/N，M：農藥有效成分投入量（g/h2），N：農藥試驗大鼠口服的LD50（mg/kg）。農藥試驗大鼠口服LD50值按有效成分從Chemicalbook中查詢獲得，使用的混劑等同于單劑分別使用1次的原則計算。將每次噴灑的農藥組合K值進行計算并求和分析，按公式計算減少率R=×100%，其中∑K和

分別表示每季稻田A組和B組農藥投入量毒性系數總和。

1.3.5 田間實際用藥效果評價 江蘇蘇南地區病蟲害防治的主要對象為稻飛虱[前期為灰飛虱（Lao-delphax striatetlus）和白背飛虱（Sogatella furcifera），后期為褐飛虱（Nilaparvata lugens）]、稻縱卷葉螟（Cnaphalocrocis medinalis Guenee）、水稻紋枯病、稻曲病和稻瘟病。防治效果評價參照相應的農藥田間藥效試驗準則進行，稻飛虱的防治效果評價參照GB/T17980.4-2000.稻縱卷葉螟的防治效果評價參照GB/T17980.2-2000.水稻紋枯病的防治效果評價參照GB/T17980.20 -2000，水稻稻瘟病的防治效果評價參照GB/T17980.19 - 2000，水稻稻曲病的防治效果評價參照NY/T1464.54 - 2014。在每次施藥后7d調查防治效果（如果2次施藥之間不足7d，按實際天數進行調查），并對最后一次調查的防治效果進行統計分析。

1.3.6 水稻產量及其構成因素在水稻成熟期，選取每處理具有代表性的植株10穴，剪下稻穗脫粒后，用水漂法區分飽粒和空癟粒，測定穗粒數、千粒質量、結實率和水稻產量。

2 結果與分析

2.1 不同時期稻葉的臨界表面張力值

將cos0=l（即接觸角為0）代人獲得的yVScos0的回歸方程中，求得不同生育期稻葉正、反面的臨界表面張力值（表1）。稻葉正、反面的臨界表面張力值，分蘗期分別為31.30 mN/m和32.09mN/m：拔節期分別為30.04 mN/m和31.14mN/m;孕穗期分別為29.41mN/m和30.65mN/m：乳熟期分別為29.02mN/m和30.16mN/m。綜合來看不同時期稻葉正面臨界表面張力的估值介于29.02～31.30mN/m，平均值為29.94mN/m;稻葉反面臨界表面張力的估值介于30.16～32.09 mN/m，平均值為31.01 mN/m。

2.2 蘇州望亭試驗點2012 - 2016年病蟲害實際發生情況

長江中下游稻區每年種植一季水稻，多在6月中旬左右移栽到大田。蟲害以稻飛虱和稻縱卷葉螟為主，對其的防治主要集中在每年的7月上中旬至9月中下旬，這段時間內在觀測圃中每10 d調查1次每穴稻飛虱的蟲量和25穴水稻的卷葉率。從觀測圃2012-2016年的數據來看，2012年蟲害發生較重，2015年相對較輕（圖1）。病害以紋枯病為主，間歇性發生稻瘟病和稻曲病，同樣在觀測圃中每10d調查1次水稻紋枯病的病情指數，水稻破口期開始調查稻瘟病、稻曲病的病穗率。從調查結果（圖2）來看，2014年水稻紋枯病和稻曲病發生較重，2015年稻瘟病發生較重，病穗率最高達到29.8%。

2.3 稻田農藥噴施時間

從圖3可以看出.2012 - 2016年稻田本田期植物保護部門推薦的農藥噴灑次數為5～7次，實驗室推薦的農藥噴灑次數為3～5次。用藥的時間主要集中在7—9月這3個月，這段時間覆蓋水稻分蘗期至乳熟期，8月底9月初是水稻破口期，也是用藥防治病蟲害最關鍵的一次。

2.4 稻田農藥噴施量

圖4顯示，從植物保護部門推薦的農藥組合用量來看，稻田本田期農藥總投入量以2013年最多，每1hm2稻田用量達到了28185.00g;2016年最少，每1hm2稻田用量12735.00g;農藥有效成分用量（不含活體菌用量），2013年最多，為6777.00 g;2016年最少，為3078.00g。從實驗室推薦的農藥組合用量（含助劑用量）來看，稻田本田期農藥總投入量每年分別比植物保護部門推薦用量減少72.62%、87.10%、73.90%、67.87%和58.75%;農藥有效成分每年分別比植物保護部門推薦用量減少69.73%、74.06%、38.96%、81.30%和67.54%。

2.5 稻田噴灑藥液的表面張力

圖5顯示，不同時期水稻葉片正反面的臨界表面張力平均值分別為29.94mN/m和31.01mN/m。植物保護部門推薦的噴霧藥液的表面張力介于42.1-50.8mN/m，均大于稻葉的臨界表面張力：實驗室推薦的噴霧藥液由于添加了噴霧助劑，其藥液的表面張力介于23.2～28.8mN/m，均小于稻葉的臨界表面張力。

2.6 農藥投入量毒性系數

農藥田間防治病蟲害時，通常為多種農藥混合兌水噴霧，由于每次針對的防治對象不同，所使用的農藥種類也不同，不同農藥的急性毒性相差較大，導致單次農藥使用時稻田單位面積上所承擔的毒性值差異較大。從表2可以看出，稻田每次使用農藥投入量毒性系數和差異較大，單次最大為7284.65，單次最小為23.35。從每季稻田農藥投入量毒性系數總和可以看出，實驗室推薦噴霧組（B）的稻田農藥投入量毒性系數總和均低于植物保護部門推薦農藥組（A），這表明每季稻田單位面積上所承擔的毒性值B組要低得多。從每季稻田農藥投入量毒性系數總和的減少率來看，B組與A組相比，減少46.97%—93.77%。

2.7 田間防治效果

從2012-2016年的田間防治效果（表3）來看，2種農藥施用組對不同時期稻縱卷葉螟的防治效果差異較大，其中植物保護部門推薦的農藥施用組A對稻縱卷葉螟的防治效果為67.11%～100.00%，實驗室推薦的農藥施用組B對稻縱卷葉螟的防治效果為79.75%～100.00%。從最后一次防治效果的統計結果來看，2012年和2013年2種農藥組防治效果無顯著差異：2014-2016年，農藥施用組B的防治效果要顯著高于農藥施用組A。同樣，2種農藥施用組對不同時期稻飛虱的防治效果差異較大，農藥組A對稻飛虱的防治效果為56.85%—100.00%：農藥組B對稻飛虱的防治效果為88.46%～100.00%，從最后一次防治效果的統計結果來看，2012-2015年2種農藥組防治效果無顯著差異：2016年，農藥組B的防治效果顯著高于農藥組A。水稻紋枯病的發生始于8月上中旬，2種農藥組對不同時期水稻紋枯病的防治效果存在差異，農藥組A對水稻紋枯病的防治效果為71.53%～100.00%，農藥組B對水稻紋枯病的防治效果為86.16%～100.00%，從最后一次防治效果的統計結果來看，2012-2015年2種農藥組防治效果無顯著差異，2016年，農藥組B的防治效果顯著高于農藥組A。稻曲病多發生在水稻穗期，從近5年的發生來看，主要在2014年大面積發生，農藥組B對稻曲病的防治效果為92.46%，顯著高于農藥組A的防治效果。水稻苗期至穗期都可以發生稻瘟病，從近5年的發生來看，主要在2015年發生穗頸瘟，農藥組B對其的防治效果為92. 65%.顯著高于農藥組A的防治效果。

2.8 產量分析

2種農藥組對水稻產量的影響見表4。總體來看，2種農藥組間水稻產量無明顯差異，但在稻瘟病發生的年份，可以看出農藥組B處理下獲得水稻產量要顯著高于農藥組A處理。從水稻產量的組成因素看，2012年、2013年、2015年農藥組A處理的單位面積有效穗數要顯著高于農藥組B處理，2014年和2016年2種農藥組處理間無顯著差異;農藥組A處理的每穗粒數顯著低于農藥組B處理，2016年2種農藥組處理間無顯著差異;2種農藥組處理的水稻結實率差異不顯著（2013年除外）;千粒質量則是2012年和2013年2種農藥組處理差異不顯著，2014年、2015年、2016年則是農藥組A處理的千粒質量顯著低于農藥組B處理。

3 討論

“農藥減量”是當前研究的熱點，但就其本身而言這是一個模糊的概念，沒有明確定義，只是中國依據當前農藥使用中的現狀而提出的，農藥減量應依據病蟲害防治過程中發揮作用且對人類和環境負面影響盡可能低的單位面積農藥使用量，其比較的對象主要是大面積生產上使用的農藥用量。實施農藥減量的關鍵主要在于中國農藥利用率相對較低。2015年農業部公布水稻、小麥等糧食作物上的農藥利用率為36.6%，與發達國家相比仍存在一定的差距。這種差距主要體現在施藥人員的素質、植保機械、農藥制劑、農藥助劑以及靶標和對有害生物的行為特性認識等多方面。本試驗選擇蘇南典型的生態農場，稻麥種植面積20im2左右，施藥器械為擔架式噴霧機，已經形成了低濃度大噴霧量的習慣，病蟲害防治主要依據植保部門發布的病蟲情報。由于是大水量噴霧，每次噴灑的混合藥液的表面張力均大于稻葉的臨界表面張力.霧滴黏附力差，多數藥液流失到田間水中，為了確保防治效果，噴灑農藥的次數相對較多。從實際效果可以看出，增加農藥使用次數可以達到有效控制病蟲害的目的。實驗室在每季稻田病蟲害實時監測的基礎上，在病蟲發生的適期選擇合理的藥劑組合進行防治，同時科學合理添加助劑和降低水量，使噴灑的混合藥液的表面張力低于稻葉的臨界表面張力，藥液更易粘附稻葉，從而達到較好的防治效果。從近5年的試驗結果來看，推薦稻田農藥每季使用3～4次，農藥有效成分用量控制在1500.00g以內是可以有效控制病蟲害的發生和確保水稻高產。

農藥減量控制病蟲害的另一目的就是降低農藥投入對環境的不良影響，這與農業面源污染控制的思路（即減源一控污一截留一修復）相一致，關鍵是減少源頭投入。減少農藥源頭投入量的有效方法較多。選擇低用量高效低毒的藥劑替代是減少農藥源頭投入的常見方法，如在防治稻飛虱時，選擇吡蚜酮替代噻嗪酮，風險商值由4.780下降到0.007，相差近683倍，K值降低近1.5倍;科學合理地使用噴霧助劑（噴霧助劑毒性很低且用量很少），從潤濕持留、抗蒸發、耐沖刷等角度提高藥效，直接降低農藥投入量20%～30%。本研究通過這2種方法的結合，達到了農藥減量控制病蟲害的目的，同時降低了投入農藥組合的毒性系數總和。科學評價農藥使用風險是當前一項緊迫的任務，國內外的風險評估相對集中在毒理學范疇，并不針對田間用藥的實際場景，對用藥選擇難以起到直觀的指導作用。在實施農藥科學減量試驗過程中發現，5年前在稻田難以發現的蜜蜂、蝌蚪等環境生物在實施的第四年更易被發現，同時在調查過程中發現稻田蜘蛛種類也變多了。因此，對農藥科學減量控制病蟲害的評價不應停留在病蟲害防治效果和水稻產量的指標上，更多的應考慮到環境生物群落的變化、環境毒性、人體暴露風險等因素，進而建立農藥典型施用場景下農藥施用風險的評價體系，從而指導生產。