农药投入量毒性系数及其在水稻安全生产中的应用

孙海滨， 郑永权， 蒋红云， 刘新刚， 刘艳萍， 董丰收

（1.广东省农业科学院植物保护研究所，广州 510640；2.中国农业科学院植物保护研究所，北京 100193）

农药是目前确保农作物丰产丰收的一个重要生产资料。农药施用可减轻病虫害导致的产量损失，但施用不当也会给环境、食品和人类健康等带来安全问题，并导致病虫害对农药产生抗性，危害天敌生存，引起农药施用恶性循环［1－3]。因而，科学评价农药使用风险成为近年来的研究热点。美国、欧盟和日本等发达国家将农药在环境中的残留量（浓度）和毒理学意义关联，通过一定系数对农药的环境风险进行评估。相应的提出了风险系数RQ、毒性与暴露比TER和急性有效浓度AEC等风险评价标准。在美国风险评估中水生、鸟类和哺乳动物急性风险商值以农药在水体、食物中的峰值浓度与毒性终点值EC50、LC50或LD50的比值为计算标准。其中的峰值浓度通过不同方法和模型计算而得出。欧盟用毒性与暴露比TER来整合毒理学终点和残留浓度期望值PEC。TER等于毒理学终点与PEC的比值，与美国的RQ系数相反。

我国目前对农药使用的风险评估基本上是建立在急性毒性基础之上的，评价参数主要包括农药的卫生毒理指标和环境毒理指标，并根据我国的实际情况在综合评价中对各参数加权，具有一定实用性。但未与作物联系在一起，对同一品种应用在不同作物或地域的风险评价尚有不足。本研究参照发达国家的经验，根据我国农药应用的实际情况，提出了农药投入量毒性系数的概念，旨在进一步完善我国农药应用风险评价指标，指导农药的合理使用。

1 农药投入量毒性系数的概念

农药投入量毒性系数是指农药在不同作物上的田间推荐使用量和该农药对哺乳动物急性毒性比值，反映了不同作物产地环境中单位面积上所负载的毒性值。计算公式如下：

A——农药有效成分投入量（g／hm2）；

B——农药试验大鼠经口LD50（mg／kg）；

K——单位面积LD50作用公斤值。

由上述公式看出K值越小，农药应用哺乳动物急性毒性值越小，应用风险相对越小；K值越大，农药应用哺乳动物急性毒性值越大，农药应用风险相对越大。

根据农药投入毒性系数的定义，对登记在水稻上的38种农药单剂的K值进行了计算，具体结果见表1。

表1 水稻常用药剂的投入量毒性系数1）

续表1

从表中的数据可以看出，水稻杀菌剂和除草剂的K值要小于杀虫剂的K值，表明杀虫剂对稻田环境及生物的风险要大于杀菌剂和除草剂；急性毒性值大且使用量也大的农药K值要大于急性毒性值大而使用量小的农药的K 值，使用风险相对较低。如克百威和阿维菌素，两者都是高毒农药、毒性值相差很小，但阿维菌素的有效成分投入量（18g／hm2）远小于克百威有效成分投入量（1 350g／hm2），投入毒性系数（K值）仅是克百威的1／94，表明使用克百威作物产地环境单位面积上所承担的毒性值远远大于应用阿维菌素的毒性值，因而，克百威受到禁用。

表2比较了同一药剂在不同农作物上应用时的农药投入毒性系数。结果表明，在不同的作物上应用，作物产地所承担的毒性负荷值是有差别的，如吡虫啉在番茄上的使用量大，因而产地环境所承担的毒性值也要大，农药所带来的风险也要大于草地及水稻田。

2 应用农药投入量毒性系数（K值）指导产品的研发

吡虫啉是烟酸乙酰胆碱酯酶受体的作用体，干扰害虫运动神经系统使化学信号传递失效；阿维菌素作用机制是干扰神经生理活动，刺激释放γ－氨基丁酸，而γ－氨基丁酸对节肢动物的神经传导有抑制作用。吡虫啉在我国水稻稻飞虱的防治中曾发挥了积极的作用，由于长期高频率应用，导致害虫抗药性急剧上升，几近失效，使吡虫啉单剂在水稻上不再被推荐使用。因此，通过混用降低农药投入量毒性值是治理害虫抗药性、降低抗性风险的手段之一。

表2 同一药剂在不同作物产地环境的投入量毒性系数1）

经过室内生测试验表明，阿维菌素与吡虫啉以1∶9比例复配时，共毒系数可达到173.80，增效作用显著。田间药效试验表明：5%阿维菌素·吡虫啉可湿性粉剂，按有效成分用量13.5～16.5g／hm2防效95.93%～96.53%；1.8%阿维菌素乳油有效成分用量9.45g／hm2的防效为87.68%；10% 吡虫啉可湿性粉剂有效成分用量45g／hm2的防效为93.48%。

按照混剂在水稻上使用两次等同于两种单剂分别使用一次的原则，计算出5%阿维菌素·吡虫啉可湿性粉剂的最大允许使用有效剂量为33g／hm2，原药大鼠经口LD50为191.5mg／kg。得出5%阿维菌素·吡虫啉可湿性粉剂的投入量毒性系数为172。表3列出了5%阿维菌素·吡虫啉可湿性粉剂和两个单剂使用时的投入量毒性系数，结果表明，在达到相同防治效果时，5%阿维菌素·吡虫啉可湿性粉剂的投入量较两个单剂单独使用时减少了38%；投入量毒性系数减少60%。因此，有效的组合可以使农药的投入量和农药投入毒性系数减少，使作物产地毒性负荷量有效减少，降低了有害生物的抗性风险和农药应用风险。

表3 吡虫啉和阿维菌素投入量及毒性系数比较1）

通过有效的组合使农药投入量和生物毒性均有效减少，达到农药使用高效低风险的目的。

3 结论与讨论

农药投入量毒性系数（K值）将农药的田间应用量与农药的急性毒性联系在一起，据此评价农药使用风险更加直观、贴近实际、易于操作、是科学和可行的，K值的提出丰富了我国农药应用风险评价体系，对农民选药、指导农药开发、农药合理使用、降低环境和健康风险具有积极意义。当然，农药使用的风险不仅仅与农药用量、急性毒性有关，还与“三致”作用、农药在作物或环境中的降解速度、环境毒理、对人体健康的影响、害虫抗性以及对作物本身的影响等多个因素密切相关，仅仅依靠毒理学终点是不能反映出农药对环境中生物的实际风险的。如两种农药对鱼LC50虽然相等，但在农田施用后通过漂移、流失、排水等方式进入水环境后的残留量（浓度）随着有效成分用量、环境行为、使用方法、使用地点和条件等的不同表现出差异，从而对该环境中的鱼带来的风险也不同［5]。因此，不断完善农药风险评价的内容、建立完善的农药风险评估体系对保护生态环境和人类健康、促进食品安全以及延长药剂使用寿命是十分必要的。

［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]韩洪云，蔡书凯.农药施用健康成本及其影响因素研究［J].中国农业大学学报，2011，16（5）：163－170.

［4]洪崇高，丁晓宇，林伟，等.我国水稻主产区农药使用调查及安全生产的建议与对策［J].亚热带农业研究，2008，4（2）：136－140.

［5]王蔚，陈隆智，高希武.环境农药残留与毒理学终点在环境风险评估中的应用［J].中国农学通报，2006，22（2）：375－378.

［6]陈良燕，蔡道基.溴氰菊酯农药对鱼塘浮游动物影响的研究［J].中国环境科学，1996，16（6）：466－469.

［7]单正军，王连生，蔡道基，等.用稻田模拟生态环境生态系统研究农药氯唑磷对水生生物安全性的影响［J].南京农业大学学报，2001，24（3）：93－96.

［8]龚瑞忠，陈悦，陈良燕，等.溴氰菊酯对环境生物的安全评价研究［J].农药学学报，2001，3（2）：67－72.