賦權Borda綜合分析法在丹江口水源涵養區蔬菜用殺菌劑篩選中的應用

王 明，閆曉靜，劉新剛，袁會珠

(中國農業科學院植物保護研究所，農業農村部作物有害生物綜合治理綜合性重點實驗室，北京 100193)

丹江口水庫位于漢江中上游，分布于湖北省丹江口市和河南省南陽市淅川縣，水域橫跨鄂、豫兩省，是亞洲第一大人工淡水湖、國家南水北調中線工程水源地和國家一級水源保護區。加強丹江口水源涵養區的生態環境建設，保護源頭水質是工作的重點，隨著該地區工業污染的治理得到有效的改善，農業面源污染治理也是源頭水質保護的重要環節，主要體現在農藥化肥的合理使用[1]。丹江口水源涵養區主要位于湖北省十堰市，該地區主要以蔬菜種植為主，由于蔬菜特殊的溫暖潮濕條件，極易爆發病蟲害，特別是病害，因此防治蔬菜病害所使用的殺菌劑是形成農藥面源污染的重要來源，也是蔬菜產品農藥殘留超標的控制關鍵點[2]。

所以通過一種評價方法從“高效、安全、環境友好”的原則對登記在蔬菜上的殺菌劑進行綜合評價，篩選出適合在丹江口水源涵養區蔬菜上使用的殺菌劑是非常重要的。蒲天勝等在對植保技術的評估一文中應用賦權Borda綜合分析法從“經濟、安全、有效”的原則，綜合評價了6種農藥的成本、毒性以及防治效果3個方面防治稻褐虱的效益，對6種農 藥進行排序，篩選出最優的農藥[3]。劉懷高等應用模糊Borda數分析法綜合評價法建立了一個綜合評價大汽污染控制工程的數學模型對甘肅地區的大氣污染控制工程進行評價[4]。

本文采用賦權Borda法綜合分析登記在蔬菜上的殺菌劑的單位面積使用量、土壤半衰期、水中溶解度和對水生生物毒性等指標，篩選出適合在丹江口水源涵養區使用的高效、低毒、環境友好的殺菌劑，意在減少丹江口水源涵養區蔬菜殺菌劑的使用量，減少蔬菜和土壤以及水源中的農藥殘留量，在提高農產品安全性的同時，確保“南水北調”源頭——丹江口水源涵養區的水質安全。

1 水源涵養區蔬菜病害防治藥劑的選擇原則

1.1 選擇高效，特效的殺菌劑，減少農藥使用量 我國蔬菜用藥次數多，用藥量大是不爭的事實。針對蔬菜病害易爆發的問題，廣大農戶普遍不能做到適期用藥，習慣于7d打1次保險藥，頻繁用藥現象嚴重，單位面積用藥量普遍是大田十幾倍甚至幾十倍[2]。而丹江口水源涵養區的特殊經濟社會地位就要求我們在選擇高效和特效殺菌劑的同時兼顧藥劑種類，同樣畝施藥量的情況下，優先選擇生物農藥，盡量或減少使用化學農藥。

1.2 選擇低毒低殘留的殺菌劑 農藥在土壤中的降解可以分為4個等級，半衰期>180d的為難降解，90d<半衰期≤180d的為較難降解，30d<半衰期≤90d的為中等降解，半衰期≤30d的為易降解。殺菌劑的毒性和殘留情況是判斷一個殺菌劑對農產品安全的重要指標。鑒于丹江口水源涵養區的獨特的功能，殺菌劑的選擇不僅要在蔬菜中低殘留，而且要求在土壤中可以更快的降解。

1.3 選擇不易溶于水的殺菌劑 農藥在水中的溶解度>10g的為易溶于水，1g<溶解度≤10g的為可溶于水，0.01g<溶解度≤1g為微溶于水，溶解度≤0.01g的為難溶于水。丹江口水庫是 “南水北調”中線的源頭，其水源質量好壞直接關系到數千萬人的生活質量和飲水安全。丹江口水源涵養區的蔬菜噴灑的殺菌劑也必須選擇不易溶于水的殺菌劑。所以在殺菌劑的選擇中，盡量避免選擇易溶于水或者可溶于水的殺菌劑，而要選擇不溶于水或者微溶于水的殺菌劑，因為易溶于水的殺菌劑容易進入水體中而污染了地下水。

1.4 選擇對水生生物安全的殺菌劑 農藥對魚類的毒性等級可以分為4級：對水生生物96h的LC50≤0.1mg/kg的劇毒，0.1mg/kg10mg/kg的為低毒。丹江口水源涵養區特殊的地位和功能，選擇殺菌劑時要盡量選用對水生生物毒性低的殺菌劑，以保護水生生物的安全。

2 Borda綜合分析的計算過程

2.1 賦權Borda法原理 如果在某一階段防治病蟲害有n種藥劑可供選擇：

U={u1，u2，u3，…，un}

現在，根據m個指標對每種藥劑進行評價，選出最優的藥劑。步驟是按單一的指標對各個藥劑進行排序，得到n個排序結果：L1、L2、，Ln，然后求每個藥劑的Borda數，公式為：

其中，Bi(u)是序列Li中后于u的元素個數。

對每一項的指標都賦予一定的權重ai，則可得到賦權Borda數；

依賦權Borda數便可以排出U={u1，u2，u3，…，un}的線性序列，從而確定最優藥劑。

2.2 對篩選指標進行賦值 分別對殺菌劑單位面積推薦使用量、水中溶解度、土壤半衰期、水生生物毒性4個指標賦予權重0.3、0.3、0.2和0.2。

2.3 殺菌劑的賦權Borda法綜合分析

2.3.1 登記在蔬菜上殺菌劑的有效成分個數為109個，對其中99個化學農藥進行分析。由圖1可以看出，使用量在750g/hm2以下(含750)的殺菌劑的個數為78個。根據Borda數計算方法，使用量在150g/hm2以下(含150)的44個殺菌劑的Borda數均為55，賦權Borda數為16.5，使用量在150～300g/hm2(含300)之間的12個殺菌劑的Borda數均為43，賦權Borda數為12.9，使用量在300～450g/hm2(含450)之間的9個殺菌劑的Borda數均為34，賦權Borda數為10.2，使用量在450～750g/hm2(含750)之間的13個殺菌劑的Borda數均為21，賦權Borda數為6.3。使用量在750g/hm2以下(含750)的殺菌劑的賦權Borda數均在6.3以上。

圖1 有效成分單位面積不同推薦用量的化學殺菌劑個數及其賦權Borda數

圖2 水中不同溶解度的化學殺菌劑有效成分個數及其賦權Borda數

2.3.2 由圖2可以看出，水中溶解度<0.01g(含0.01)的殺菌劑的個數為40個，該40個殺菌劑的Borda數均為48，賦權Borda數在14.4；水中溶解度在0.01～1g之間(含1)的殺菌劑的個數為25個，該25個殺菌劑的Borda數均為23，賦權Borda數在6.9。

2.3.3 由圖3可以看出，土壤半衰期在30d以內(含30d)的殺菌劑的個數為55個，該55個殺菌劑的Borda數均為16，即在土壤中易降解的殺菌劑賦權Borda數為3.2。

圖3 不同土壤半衰期的化學殺菌劑的個數及其Borda數

2.3.4 由圖4可以看出，對水生生物毒性>10mg/kg(含10)的殺菌劑的個數為17個，即對水生生物低毒的殺菌劑為17個，該17個殺菌劑的Borda數均為39，賦權Borda數為7.8，對水生生物毒性>1.0～10mg/kg(含1.0)的殺菌劑的個數為23個，該23個殺菌劑的Borda數均為17，賦權Borda數為3.4；即對水生生物安全的殺菌劑的賦權Borda數在3.4以上。

圖4 不同水生生物毒性的化學殺菌劑的個數及其Borda數

3 水源涵養區蔬菜病害防治藥劑排序和篩選

丹江口水源涵養區種植的主要蔬菜有黃瓜，番茄，辣椒，茄子等，該地區常發生的主要病害有白粉病，灰霉病，霜霉病，晚疫病等，針對該地區主要蔬菜的主要病害，查詢登記的殺菌劑的推薦使用劑量，水中溶解度，土壤半衰期和對水生生物毒性等指標[5-34]，求出的各個指標的Borda數和對各個指標的賦予的權重，得出每個殺菌劑的綜合的賦權Borda數，對每個殺菌劑的綜合的賦權Borda數排序，根據殺菌劑篩選的原則：(1)50g/667m2(750g/hm2)以下，其賦權Borda數為6.3以上，生物源殺菌劑優先；(2)不溶于水和難溶于水殺菌劑，其賦權Borda數為6.9以上；(3)低毒微毒和土壤易降解殺菌劑，其賦權Borda數為3.2以上；(4)對水生生物安全的殺菌劑，其賦權Borda數為3.4以上。優先推薦使用綜合賦權Borda數在30.0(含30.0)以上的殺菌劑，推薦使用綜合賦權Borda數在20.0(含20.0)以上的殺菌劑，不推薦使用綜合賦權Borda數在20.0以下的殺菌劑。推薦的殺菌劑(表1)。

4 討論

丹江口作為我國‘南水北調’的源頭，其環境的好壞不僅關乎著當地人民的身體健康，更關乎著北方人民的飲用水安全。蔬菜上的病害發生嚴重，用藥量大，科學合理的用藥顯得尤為關鍵，在殺菌劑的選擇中，生物農藥具有安全，對環境友好的優點，所以優先選擇生物農藥。化學殺菌劑的選擇中，綜合考慮其推薦用量、毒性、水中溶解度、土壤半衰期和對水生生物毒性等指標，利用賦權Borda法綜合分析，對蔬菜上登記的殺菌劑進行排序，優先推薦賦權Borda數在30.0(含30.0)以上的殺菌劑，推薦使用賦權Borda數在20.0(含20.0)以上的殺菌劑，即在丹江口水源涵養區選擇使用的高效、低毒、環境友好的殺菌劑，意在減少丹江口水源涵養區蔬菜殺菌劑的使用量，減少蔬菜和土壤以及水源中的農藥殘留量，在提高農產品安全性的同時，確保“南水北調”源頭——丹江口水源涵養區的水質安全。

表1 丹江口水源涵養區蔬菜病害防治推薦殺菌劑

注：括號內數字是綜合賦權Borda數